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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL ESTUDO DA EFICIÊNCIA DA EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS E DA REALCALINIZAÇÃO EM CONCRETOS CARBONATADOS Marianna Luna Sousa Rivetti. Salvador 2017
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO DA EFICIÊNCIA DA EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS E DA REALCALINIZAÇÃO EM CONCRETOS CARBONATADOS
Marianna Luna Sousa Rivetti.
Salvador
2017
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO DA EFICIÊNCIA DA EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS E DA REALCALINIZAÇÃO EM CONCRETOS CARBONATADOS
Marianna Luna Sousa Rivetti.
Projeto de Pesquisa apresentado ao PROGRAMA
DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
como requisito parcial à obtenção do título de
DOUTORA EM ENGENHARIA CIVIL.
Orientador: Prof. Dr. Daniel Veras Ribeiro.
Agência Financiadora: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível
Superior (CAPES).
Salvador
2017
RESUMO
O concreto armado é possivelmente o material mais utilizado no mundo,
devido à combinação satisfatória entre as propriedades do aço e do concreto. O
concreto fornece uma barreira física que protege a armadura dos agentes
agressores, além de propiciar, através da sua alcalinidade, a formação de uma
película passivadora em torno do aço que o protege do processo corrosivo.
Entretanto, o concreto é um material poroso e apresenta fissuras, o que possibilita a
entrada de agentes agressores, como o gás carbônico e os íons cloro, que destroem
a camada passivadora, deixando a armadura suscetível à corrosão. A corrosão é
uma das principais causas de deterioração das estruturas de concreto armado e
vem gerando custos adicionais com manutenção e reparo. Diante disso, vários
estudos vêm sendo desenvolvidos com o intuito de diagnosticar e remediar os
problemas ocasionados pela corrosão. Entre as alternativas disponíveis para reparo
de estruturas carbonatadas ou submetidas ao ataque por cloretos, a realcalinização
química e eletroquímica, no caso do concreto carbonatado, e a dessalinização, no
ataque por cloretos, são técnicas promissoras. A realcalinização é capaz de
restabelecer a alcalinidade do concreto, possibilitando a reconstituição da camada
passivadora. Já a extração eletroquímica é capaz de remover os cloretos presentes
no concreto, fornecendo condições para que a película passivadora seja
restabelecida. Entretanto, não há um consenso na literatura quanto à repassivação
das armaduras e aos efeitos secundários causados no concreto submetidos a estes
métodos de recuperação. Desta forma, o presente estudo visa verificar, por meio de
medidas eletroquímicas (potencial de corrosão e espectroscopia de impedância
eletroquímica), a eficiência dos métodos, para vários níveis de corrosão e tipos de
cimento, verificando as condições nas quais o processo de realcalinização e
dessalinização são mais eficientes. Deste modo, o estudo contribuirá para que as
técnicas sejam utilizadas de forma apropriada para que ocorra a efetiva restauração
das estruturas de concreto, prolongando, assim, sua vida útil.
Palavras-chave: concreto armado; carbonatação; cloretos; corrosão;
realcalinização; extração eletroquímica.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1
2 JUSTIFICATIVA .................................................................................................... 3
3 OBJETIVOS .......................................................................................................... 7
3.1 Objetivo geral ................................................................................................. 7
3.2 Objetivos específicos ..................................................................................... 7
4 REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................. 8
4.1 Concreto ......................................................................................................... 8
4.1.1 Microestrutura do Concreto ..................................................................................... 8
4.1.2 Mecanismos de Transporte ..................................................................................... 9
4.2 Mecanismos de Corrosão no Concreto Armado .......................................... 10
4.2.1 Carbonatação ............................................................................................................13
4.2.2 Ataque por Cloretos .................................................................................................15
4.3 Técnicas de Reabilitação do Concreto Armado ........................................... 17
4.3.1 Realcalinização .........................................................................................................17
4.3.2 Extração Eletroquímica de Cloretos ...................................................................22
4.4 Avaliação da Eficiência das Técnicas de Reabilitação do Concreto Armado ... ..................................................................................................................... 25
4.4.1 Potencial de Corrosão .............................................................................................26
4.4.2 Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE) .....................................27
5 METODOLOGIA ................................................................................................. 30
5.1 Materiais ....................................................................................................... 31
5.1.1 Cimento Portland ......................................................................................................31
5.1.2 Agregado miúdo ........................................................................................................31
5.1.3 Agregado graúdo ......................................................................................................31
5.1.4 Armadura de aço ......................................................................................................31
5.1.5 Água..............................................................................................................................31
5.1.6 Ânodo ...........................................................................................................................31
5.1.7 Solução Alcalina ........................................................................................................32
5.2 Métodos ....................................................................................................... 32
5.2.1 Caracterização dos materiais ...............................................................................32
5.2.2 Dosagem do concreto e moldagem dos corpos de prova ...........................35
5.2.3 Caracterização do concreto...................................................................................36
5.2.4 Técnicas Eletroquímicas para a Avaliação do Estado de Corrosão das Armaduras ...................................................................................................................................37
5.2.5 Ensaios de Carbonatação e Realcalinização ..................................................39
5.2.6 Ataque por Cloretos e Extração Eletroquímica ...............................................42
5.2.7 Ensaios Complementares ......................................................................................45
5.2.8 Avaliação da Eficiência dos Métodos de Recuperação ................................50
6 REFERÊNCIAS .................................................................................................. 51
7 RESULTADOS ESPERADOS ............................................................................ 60
8 IMPACTOS ......................................................................................................... 61
8.1 Acadêmico ................................................................................................... 61
8.2 Científico ...................................................................................................... 61
8.3 Tecnológico .................................................................................................. 61
8.4 Ambiental ..................................................................................................... 61
8.5 Social ........................................................................................................... 62
9 CRONOGRAMA ................................................................................................. 63
1
1 INTRODUÇÃO
Na construção civil, o concreto armado ou protendido é possivelmente o
compósito mais utilizado no mundo, mas, diversos fatores podem levar à sua
deterioração ao longo dos anos, devido a vários motivos. Dentre esses, a corrosão
das armaduras é um problema comum que costuma afetar as estruturas de concreto
armado, sendo causada principalmente pela ação de cloretos ou pela carbonatação.
Segundo Ribeiro et al. (2010a), nos ambientes urbanos e sem elevada concentração
de cloretos, a carbonatação é, geralmente, o principal fenômeno responsável por
desencadear a corrosão. Por outro lado, Wang e Ueda (2009) afirmam que a
corrosão induzida por cloretos é a principal causadora da degradação das estruturas
de concreto armado expostas a ambientes marinhos ou a sais de degelo.
A corrosão das armaduras costuma se caracterizar por um processo lento e
que pode ocasionar acidentes ou até o colapso de estruturas, acarretando acidentes
fatais e gerando prejuízos, o que pode ser evitado ou mitigado com a realização de
manutenções periódicas. Segundo Grochoski e Helene (2008), a parcela dos gastos
com reparos e manutenção, em relação ao total gasto pela indústria da construção
civil, é, em muitos países, superior a 15%, podendo chegar a superar o montante
gasto com novas construções, como ocorre na Itália, em a parcela dos gastos com
manutenção e reparo chega a 57% dos investimentos totais (UEDA; TAKEWAKA,
2007).
O mercado mundial de reparo e proteção de estruturas de concreto armado
vem crescendo nos últimos anos, o que demonstra de forma indireta que os custos
econômicos e sociais da corrosão das armaduras nas estruturas de concreto
armado e protendido estão cada vez mais presentes nas economias dos países
tanto desenvolvidos quanto em desenvolvimento (GROCHOSKI; HELENE, 2008).
Este crescimento se dá pelo fato de as estruturas de concreto armado estarem se
deteriorando precocemente, com intervenções corretivas ocorrendo antes do
previsto, devido à corrosão das armaduras, e resultando, consequentemente, em
perdas para a sociedade.
Do ponto de vista técnico, vários estudos têm sido desenvolvidos para
explicar, diagnosticar e remediar os problemas ocasionados pela corrosão das
armaduras que, dentre as manifestações patológicas do concreto armado no mundo,
apresenta-se com uma elevada incidência, variando de 14% a 58% (NINCE;
2
CLlMACO, 1996; RINCÓN et aI.,1998). Atualmente, seus mecanismos e causas
foram compreendidos e várias soluções já estão disponíveis, mas, a cada dia, novos
produtos surgem no mercado e outros tantos estão em estudo, seja para a
prevenção ou para o tratamento da corrosão (GROCHOSKI; HELENE, 2008),
buscando aumentar a vida útil das estruturas de concreto armado.
Entre as técnicas disponíveis para prevenir a ocorrência de corrosão estão o
uso de inibidores de corrosão e a proteção catódica e, afim de reabilitar as
estruturas de concreto que sofreram corrosão de suas armaduras, estão o reparo
localizado e generalizado (mais comuns), a extração eletroquímica de cloretos,
também conhecida como dessalinização, e a realcalinização do concreto
carbonatado (PAZINI et al.,1998; LOURENÇO, 2014). As técnicas de reparo estão
bem consolidadas no meio técnico, mas, envolvem a remoção do concreto
carbonatado ou contaminado por cloretos, sendo técnicas destrutivas (ARAÚJO,
2009). Além disso, para que a reparação convencional tenha uma longa durabilidade
é necessário remover todo o concreto contaminado, de modo a se evitar a formação
de novos ânodos, e substituir por concretos ou argamassas de qualidade adequada
ao tipo de reparação e ao ambiente da estrutura (LOURENÇO, 2014).
Portanto, a aplicação de métodos eletroquímicos na reabilitação das
estruturas de concreto armado resulta, em geral, em soluções mais eficazes e
econômicas no controle da corrosão (LOURENÇO, 2014; SHAN et al., 2016). A
realcalinização e a dessalinização estão entre as poucas técnicas que possibilitam a
reabilitação das estruturas de concreto armado atacadas pela corrosão de forma não
destrutiva (ARAÚJO, 2009), sendo uma alternativa viável na recuperação dessas
estruturas.
Assim, a presente pesquisa... COMPLETAR
3
2 JUSTIFICATIVA
Mietz (1998) afirma que a realcalinização é o método mais efetivo para
prevenir e interromper a corrosão ocasionada pelo processo de carbonatação,
evitando o alto custo de reparos tradicionais, podendo ser química (RAQ) ou
eletroquímica (RAE), possibilitando restabelecer a alcalinidade do concreto e criando
condições para que ocorra a repassivação das armaduras, aumentando, assim, a
durabilidade das estruturas.
Já Medeiros Júnior et al. (2015) e Romano et al. (2013) afirmam que o ataque
por cloretos é umas das principais causas de degradação das estruturas de concreto
armado, causando corrosão das armaduras. Então, caso a estrutura esteja
contaminada por cloretos é necessário repará-la para evitar custos adicionais no
futuro (SOUZA et al., 2017). A extração eletroquímica de cloretos ou dessalinização
é uma alternativa aos métodos de reparo tradicionais, e consiste em remover os
cloretos presentes no concreto.
Segundo Zou et al. (2017) e Castellote et al. (2006a) os estudos
desenvolvidos na realcalinização se concentraram em entender as características
dos fenômenos envolvidos no método, tais como os mecanismos de transporte
(VELIVASAKIS et al., 1998; MIETZ, 1995; ANDRADE et al., 1999; CASTELLOTE et
al., 2006b; JAŚNIOK; ZYBURA, 2009), a repassivação das armaduras (YEIH;
CHANG, 2005; ARAÚJO, 2009; ZHANG et al., 2013; MIRANDA et al., 2006;
GONZALEZ et al., 2000), a eficiência de diferentes eletrólitos no realcalinização
(MATSUMOTO et al., 2003; GONZÁLEZ et al., 2011; RIBEIRO et al., 2013;
BASTIDAS et al., 2013; ARAÚJO, 2004), os efeitos colaterais sobre as propriedades
do concreto (GLASS; BUENFELD, 2000), e os efeitos sobre propriedades de
concreto (BANFILL, 1997; GLASS; BUENFELD, 2000; YEIH; CHANG, 2005;
FRANZONI et al., 2014). No entanto, existem poucos estudos que avaliem a
influência das características dos materiais na eficiência do método (RIBEIRO et al.,
2013), inclusive com relação à repassivação das armaduras.
Alguns estudos indicam uma tendência de repassivação, no entanto, outros
afirmam que o método de realcalinização não é eficiente, apesar de os resultados
não serem conclusivos (YEIH; CHANG, 2005, REDAELLI, 2011), necessitando de
mais análises. Miranda et al. (2006), González et al. (2011) e Zhang et al. (2013)
afirmam que a realcalinização eletroquímica pode ser aplicada como técnica
4
preventiva em concreto parcialmente carbonatado, confirmando que a
realcalinização é eficiente em atrasar o início da corrosão se usado
preventivamente. No entanto, se aplicados tardiamente, eles não asseguram a
repassivação da armadura para níveis de corrosão avançados. Já Araújo et al.
(2017) afirmam que realcalinização química utilizando solução de hidróxido de
potássio é eficaz na repassivação, entretanto, o método de aplicação utilizado foi a
imersão, sendo esse inviável na prática para estruturas reais.
Trabalhos como os de Gonzalez et al. (2000), Araújo (2009), González et al.
(2011) e Miranda et al. (2006) questionam os resultados do tratamento em relação à
repassivação da armadura e sugerem que a eficiência da realcalinização depende
do nível de corrosão atingido pela armadura durante o seu período de atividade
eletroquímica. Segundo Araújo (2009), nem sempre a técnica de realcalinização é
eficiente na repassivação das armaduras, pois, nos casos em que a carbonatação já
atingiu a armadura e a mesma se encontra em alto grau de corrosão, o tratamento
pode não ter a eficácia desejada ou esperada. Diante do exposto, percebe-se que
ainda existem questões que são motivo de controvérsia, como pode ser visto na
Tabela 1, que mostra, de forma resumida, que não existe um consenso quanto à
reconstituição da camada passivadora das armaduras.
Tabela 1 - Considerações feitas por diferentes autores a respeito do restabelecimento da
camada passivadora no aço, após a realcalinização.
Indicam tendência de repassivação Questionam se ocorre repassivação
Yeih; Chang (2005) Gonzalez et al. (2000)
Redaelli (2011) Miranda et al. (2006)
Ribeiro et al. (2013) González et al.(2011)
FONTE: O autor.
Segundo Ribeiro et al. (2010b), devido às peculiaridades e incertezas das
técnicas eletroquímicas, se faz necessária a obtenção de uma série de valores
indicativos de passivação para concluir a respeito da efetiva repassivação das
armaduras. Embora o estudo desenvolvido por Ribeiro et al. (2013) tenha concluído,
por meio da avaliação do potencial de corrosão, que houve a repassivação das
armaduras, os autores ressaltam que esta técnica, por si só, não é suficiente para
afirmar com precisão se houve a repassivação.
5
A eficiência do tratamento de realcalinização depende do restabelecimento da
alcalinidade do concreto e da reconstituição da camada passivadora ao redor da
armadura, sendo de suma importância a obtenção de resultados conclusivos a esse
respeito. Além dos aspectos mencionados, os efeitos secundários relacionados aos
métodos, como a alteração das características microestruturais do concreto, bem
como o comportamento do método em função de características do material, como o
tipo de cimento, também necessitam de mais estudos (YEIH; CHANG, 2005;
BERTOLINI et al., 1996). Existe ainda o risco de haver manifestações de reação
álcalis-agregado (RAA) nos concretos realcalinizados, o que varia de acordo com o
tipo de cimento, dependendo dos materiais empregados.
A técnica de extração eletroquímica pode alterar a porosidade do concreto,
além de potencializar as reações álcalis-agregado, afetando, também, a aderência
entre o concreto e o aço e ocasionando a fragilização do aço (SOUZA et al., 2017).
Huang et al. (2014) ressaltam a importância de estudar as consequências da
dessalinização no concreto devido às possíveis alterações na microestrutura e
desempenho do material. Siegwart et al. (2003) afirmam que a extração de cloretos
altera o tamanho e a quantidade de poros no concreto, influenciando na sua
resistência e permeabilidade. Souza et al. (2017) e Siegwart et al., (2003) confirmam
que a extração eletroquímica de cloretos altera o tamanho e a distribuição dos
poros, aumentando à absorção de água (SOUZA et al., 2017). Existem, também,
pesquisas que indicam que o método pode propiciar a ocorrência de reação álcalis-
agregado (RAA), mesmo em concretos com agregados silicosos nominalmente
inertes (ORELLAN et al., 2004).
Monteiro (2002) avaliou a eficiência da dessalinização na remoção de cloretos
e restabelecimento da camada passivadora, verificando a influência da relação
água/cimento e cobrimento no método. Monteiro (2002) afirma que há a
reconstituição da camada passivadora verificada por meio do potencial de corrosão,
porém, como citado anteriormente, esta técnica não é suficiente para afirmar com
exatidão se ocorreu a repassivação. Já Kim et al. (2016) analisam a influência do
cimento na remoção do cloretos, no entanto, seus estudos indicam que o tratamento
eletroquímico não conseguiu repassivar as armaduras do concreto contaminado por
cloretos. De acordo com Miranda et al. (2007), a extração eletroquímica, se aplicada
preventivamente, é um procedimento eficiente para atrasar o início do processo
corrosivo, entretanto, se aplicado em um estado avançado de corrosão, não
6
assegura a repassivação. Assim, observa-se que existem muitas lacunas no
entendimento dos efeitos colaterais ocasionados pelo método e da eficiência do
mesmo na repassivação das armaduras, com poucos estudos que avaliem a
influência das características dos materiais na eficiência do método.
Pretende-se, assim, preencher algumas lacunas existentes relacionadas à
verificação da eficiência dos tratamentos, bem como verificar a sua durabilidade e
seus efeitos no concreto, possibilitando o emprego destas técnicas de reparo de
uma forma mais eficaz e, assim, aumentar a vida útil das estruturas de concreto
armado.
7
3 OBJETIVOS
3.1 Objetivo geral
O objetivo do trabalho proposto é a verificação da eficiência das técnicas e
materiais utilizados na realcalinização e extração eletroquímica de cloretos,
verificando quais as características do concreto são mais favoráveis para o sucesso
das técnicas, bem como qual estágio de propagação da corrosão da armadura é
limítrofe para a aplicação de cada uma delas.
3.2 Objetivos específicos
Para atingir o objetivo geral deverão ser alcançados os seguintes objetivos
específicos:
- Verificar a eficiência da realcalinização e extração eletroquímica de cloretos
em função do grau de corrosão das armaduras;
- Avaliar o processo de realcalinização e extração eletroquímica de cloretos
quanto à capacidade de restabelecer a camada passivadora das armaduras;
- Analisar a eficácia dos métodos propostos em função das características do
material, verificando as possíveis alterações nas propriedades físicas e químicas dos
concretos;
- Averiguar a durabilidade da realcalinização quando o concreto é submetido
a um novo ciclo de carbonatação.
8
4 REVISÃO DE LITERATURA
Visando a verificação da eficiência da realcalinização e extração
eletroquímica de cloretos é necessário que se compreendam os conceitos
relacionados à tecnologia do concreto, aos mecanismos de corrosão, às técnicas
para reabilitação de estruturas e aos métodos de análise do processo corrosivo.
Esses aspectos serão abordados nos itens a seguir.
4.1 Concreto
O concreto é formado por uma estrutura bastante complexa e heterogênea,
embora seja conhecido como um elemento de alta compacidade e solidez. De
acordo com Mehta e Monteiro (2014), a estrutura do concreto pode ser dividida, em
função de sua escala, em macroestrutura e microestrutura. A sua macroestrutura é
composta por dois constituintes principais, visíveis a olho nu: a pasta de cimento
hidratada e os agregados, sendo o concreto considerado, assim, em nível
macroscópico, um material bifásico. Já a microestrutura do concreto, identificada
com o auxílio de um microscópio, possibilita identificar diversas fases presentes no
concreto: pasta de cimento hidratada, agregados e zona de transição, além de todas
as fases presentes na pasta de cimento (portlandita, C-S-H, etringita, etc.), a
depender do aumento utilizado.
Atualmente, o desenvolvimento do concreto está intimamente ligado ao
estudo de sua microestrutura, permitindo uma melhor caracterização de cada
constituinte e de sua interação com os demais. Desta forma, identificam-se
mecanismos responsáveis pela resistência, estabilidade dimensional e durabilidade
das misturas, permitindo que se atue de maneira a melhorar as características dos
concretos (MEHTA; MONTEIRO, 2014).
4.1.1 Microestrutura do Concreto
A microestrutura do concreto é heterogênea, existindo algumas regiões
densas e outras altamente porosas (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Na interface entre
o agregado e a pasta de cimento hidratado (zona de transição), devido ao fenômeno
de exsudação, a relação água/cimento é maior que o restante da pasta de cimento,
o que ocasiona a formação de uma região mais porosa. Essa região é, portanto,
9
menos resistente tanto aos esforços mecânicos quanto à entrada de agentes
agressivos.
A quantidade e a distribuição dos tamanhos dos poros possuem relação direta
com o desempenho do concreto, principalmente quanto à durabilidade e resistência
à penetração de agentes deletérios (CASCUDO, 1997), pois, a durabilidade do
concreto pode ser atribuída à dificuldade de penetração dos agentes agressivos em
sua rede de poros (OLLIVER; TORRENTI, 2014).
Olliver e Torrenti (2014) afirmam que a estrutura porosa do concreto está
relacionada com o desempenho do mesmo frente aos agentes agressivos, podendo
ser formada por vazios abertos interconectados, vazios abertos não interconectados
e vazios fechados, sendo a durabilidade associada à porosidade aberta
interconectada, pois, essa permite a penetração dos agentes agressivos externos
para o interior do concreto (OLLIVER; TORRENTI; 2014). Os poros podem ser
classificados de acordo com o tamanho em: macroporos (poros de ar aprisionado e
poros de ar incorporado), poros capilares e microporos (poros de gel), sendo os
macroporos e poros capilares, devido as suas dimensões, os que possuem maior
influência na durabilidade do concreto (RIBEIRO, 2014). Isso ocorre, pois, os poros
com dimensões maiores que 0,1 micrometros (10-7 m) colaboram para que ocorra o
transporte de massa por difusão, migração iônica, capilaridade e permeabilidade,
enquanto que os poros menores atuam apenas no processo de difusão gasosa e de
difusão e migração iônica.
4.1.2 Mecanismos de Transporte
Os mecanismos de transportes mais influentes no processo de corrosão são:
a permeabilidade, a absorção capilar, a difusão e a migração iônica (RIBEIRO,
2014).
A permeabilidade é uma propriedade macroscópica de materiais porosos que
contêm poros interconectados, sendo definida como a capacidade de passagem de
um fluído devido a um gradiente de pressão (OLLIVER, TORRENTI; 2014), ou seja,
é caracterizada pela facilidade em que um fluido atravessa um sólido poroso devido
a uma diferença de pressão (RIBEIRO, 2014). Segundo Ribeiro (2014) a
permeabilidade do cobrimento do concreto para misturas preparadas com
agregados densos (salvo se houver fissuras) é principalmente determinada pela
10
permeabilidade da pasta de cimento, que depende da relação água/cimento e do
grau de hidratação do mesmo.
A absorção capilar é o fluxo de um fluido devido a um gradiente de umidade,
podendo ser definida, também, como o transporte de líquidos devido à tensão
superficial atuante nos poros capilares do concreto (RIBEIRO, 2014). Ribeiro (2014)
e Olliver e Torrenti (2014) afirmam que a absorção de água no concreto é muito
difícil de ser controlada, pois, quanto menor o diâmetro dos poros capilares, maior a
pressão e, consequentemente, mais rápida é a absorção.
A difusão é o transporte de substâncias de um meio para outro devido a uma
diferença de concentração (RIBEIRO, 2014). Se há diferença de concentração entre
dois meios em contato íntimo, ocorre, por meio da difusão, um transporte do
constituinte da zona mais concentrada para a zona menos concentrada até que
ocorra o equilíbrio das concentrações.
A migração iônica é um mecanismo de transporte que ocorre devido à
existência de um potencial elétrico que possibilita o deslocamento dos íons para
neutralizar o efeito da diferença de potencial (RIBEIRO, 2014).
4.2 Mecanismos de Corrosão no Concreto Armado
A corrosão pode ser definida como um processo de deterioração do material
devido à ação química ou eletroquímica do meio ambiente, resultando em perda de
massa (HELENE, 2014). A corrosão da armadura de aço de uma estrutura de
concreto armado é um processo eletroquímico e ocorre quando há diferença na
concentração de íons dissolvidos no interior do concreto, criando células de
potenciais eletroquímicos, ou células de corrosão, sendo caracterizado por um fluxo
de elétrons e íons entre a região catódica e anódica (SOUSA, 2014). O cátodo e o
ânodo são regiões diferentes da mesma armadura, sendo a região com perda de
seção, a região anódica, onde ocorre efetivamente a corrosão do aço, com o ferro
sendo transformado em íons ferrosos e elétrons, que migram do ânodo para o
cátodo. As áreas da armadura que têm um potencial eletroquímico mais positivo
atuam como cátodos, reduzindo oxigênio e consumindo os elétrons provenientes
das áreas anódicas, em presença de água, para formar íons hidroxilas. Na célula
eletroquímica formada, as barras de aço atuam como condutores elétricos e o
líquido intersticial do concreto é o meio eletrolítico, no qual os íons se movimentam
11
(BAROGHEL-BOUNY et al., 2014). A representação esquemática do processo de
corrosão eletroquímica está exposta na Figura 1.
Figura 1 – Representação do processo de corrosão.
FONTE: modificado de Sousa (2014).
Segundo Sousa (2014), a presença de diferentes potenciais eletroquímicos
que formam as células de corrosão é consequência de heterogeneidades físicas
e/ou químicas na superfície do metal. Nas armaduras de aço, estas
heterogeneidades são causadas, principalmente, por diferenças na concentração de
íons na vizinhança do aço, tais como álcalis, cloretos e oxigênio (SOUSA, 2014).
Podem ser causas de diferenças de potencial entre os pontos da barra: a diferença
de umidade, aeração, tensão no concreto e no aço. Como resultado, na presença do
eletrólito, parte do metal torna-se anódico e outra parte, catódico, formando, assim,
uma pilha eletroquímica.
No ânodo e no cátodo ocorrem as reações representadas pelas equações 1,
2 e 3.
Reação anódica: �� → ���� + 2�� (���çã �� ����çã ) (1)
Reação catódica: �� + 2��� + 4�� → 4��� (���çã �� ����çã ) (2)
2 �� + �� + 2��� + 4�� → 2��(��)� (3)
12
De acordo com Baroghel-Bouny et al. (2014) e Sousa (2014), o hidróxido
ferroso [2Fe(OH)2] pode sofrer novas reações de oxidação, formando diversos
hidróxidos e óxidos, a depender do pH, da temperatura, da quantidade de oxigênio e
de água disponível. Sousa (2014) afirma que, geralmente, o Fe(OH)2 é oxidado para
hidróxido férrico insolúvel [2Fe(OH)3], também representado por Fe2O3.H2O,
denominado popularmente como ferrugem. Esses óxidos e hidróxidos formados
possuem volumes superiores ao do aço, como exposto na Figura 2, que apresenta o
volume dos produtos de corrosão em comparação com o volume inicial de ferro (Fe).
Figura 2 – Volume relativo dos produtos de corrosão.
FONTE: Baroghel-Bouny et al. (2014).
A formação de produtos de corrosão que apresentam volume muito superior
ao ferro metálico (Fe) causa pressões, gerando fissuras e diminuindo, assim, a
aderência entre a barra de aço e o concreto, podendo, também, ocorrer lascamento
e destacamento do concreto (BAROGHEL-BOUNY et al., 2014). A formação destes
produtos expansivos causa a deterioração de estruturas de concreto e, por
conseguinte, diminui sua vida útil.
Contundo, nem todos os produtos de corrosão são prejudiciais às estruturas
de concreto. A formação de Fe3O4, um dos produtos da corrosão da armadura, gera
um filme passivo (película passivadora) compacto e aderente em torno da armadura,
sendo uma barreira física entre o meio corrosivo e a superfície do aço, protegendo-a
13
do processo de corrosão na ausência dos íons cloro (SOUSA, 2014). A formação
deste composto acontece apenas para elevados valores de pH, ou seja, quando o
concreto é alcalino, sendo este estado passivo estável enquanto o concreto
apresentar alcalinidade elevada e estiver isento de íons agressivos como os
cloretos. Contudo, o filme passivo protetor pode ser destruído, em um fenômeno
chamado despassivação, por meio da diminuição do pH do concreto para valores
entre 8 e 9 (carbonatação) e/ou pela existência de cloretos dissolvidos na solução
dos poros (MYRDAL, 2010). Após a despassivação da armadura, esta ficará
suscetível ao processo de corrosão.
As principais causas da corrosão em estruturas de concreto armado são a
penetração de cloretos, em regiões marinhas, e o processo de carbonatação, nos
meios urbanos. Desta forma, para melhor compreensão dos mecanismos da
corrosão, devem-se entender estes dois processos.
4.2.1 Carbonatação
Na ausência de cloretos, a película passivadora do aço é considerada estável
desde que o pH da solução contida nos poros do concreto seja superior a 11,5.
Como o cimento Portland possui elevados teores de álcalis na solução, além de
hidróxido de cálcio sólido (cerca de 20%), o pH do meio, em condições normais, é
superior a 12 (MEHTA; MONTEIRO, 2014). Contudo, as estruturas de concreto
armado, com o passar dos anos, podem sofrer uma redução de pH devido a um
processo conhecido como carbonatação, que desestabiliza a camada passivadora e,
por conseguinte, propicia o início do processo de corrosão. A carbonatação ocorre,
principalmente, em áreas urbanas, que usualmente possuem grande quantidade de
gás carbônico (CO2) emitidos por veículos e parques industriais (GONZÁLEZ et al.,
2011).
A carbonatação é o processo físico-químico de reação entre o gás carbônico
presente na atmosfera e os compostos da pasta de cimento hidratada, saturada
principalmente de hidróxido de cálcio e outros compostos alcalinos, como, o
hidróxido de sódio (NaOH) e o hidróxido de potássio (KOH). Neste processo, o
dióxido de carbono (CO2) presente na atmosfera penetra no interior do concreto por
difusão, reagindo com a água presente nos poros e formando o ácido carbônico. O
14
ácido carbônico reage com a portlandita [Ca(OH)2] formada na hidratação do
cimento, resultando na formação de carbonato de cálcio (CaCO3) (equação 4).
Ca(OH)2 + CO2 + H2O → CaCO3 + 2H2O (4)
O carbonato de cálcio, produto final da carbonatação, tem solubilidade muito
baixa e, consequentemente, precipita dentro dos poros, reduzindo a porosidade do
concreto e dificultando, assim, o progresso da frente de carbonatação.
O carbonato de cálcio provoca uma redução no pH do meio, para valores
próximos a 8, já que o produto formado (CaCO3) é menos alcalino do que a
portlandita (RIBEIRO; CUNHA, 2014a). Observando o diagrama de Pourbaix (Figura
3), que apresenta as regiões de imunidade, passivação e corrosão em um sistema
ferro-água a 25°C, percebe-se que a redução do pH do meio para valores próximos
a 8, para um mesmo potencial de corrosão, leva o sistema da região de passivação
para a região de corrosão. Esta redução do pH é responsável pela desestabilização
da película passivadora, dando início, então, ao processo corrosivo.
Figura 3 - Diagrama de Pourbaix para o sistema ferro-água, sem cloretos, a 25°C.
FONTE: Ribeiro e Cunha (2014a).
Segundo Helene (1993) as três regiões do Diagrama de Pourbaix (Figura 3),
podem ser assim descritas, resumidamente:
15
- Imunidade: região onde o potencial do eletrodo é menor que -0,6 V em
relação ao eletrodo padrão de hidrogênio. Nestas condições em hipótese nenhuma a
armadura reagirá com o meio;
- Passivação: região de formação das películas passivadoras;
- Corrosão: representa as situações onde pode ocorrer a corrosão do aço.
Para a prevenção e tratamento da corrosão ocasionada pela carbonatação,
é necessário entender os mecanismos envolvidos neste processo.
4.2.2 Ataque por Cloretos
A presença de cloretos no concreto, advindos da água do mar, da atmosfera
marinha, de aditivos aceleradores de pega que contenham CaCl2, da água ou
agregados contaminados ou de poluentes industriais, é uma das principais causas
de corrosão das armaduras de concreto armado (ALMEIDA; SALES, 2014). Isso
ocorre, pois os íons cloro agem tanto na fase de iniciação do processo de corrosão,
rompendo a película passivadora, como também na aceleração da propagação da
corrosão (ALMEIDA; SALES, 2014).
Na presença de cloretos, o filme passivador pode ser destruído mesmo para
valores de pH elevados, sendo necessárias pequenas quantidade de cloretos para
despassivar a armadura, pois, o processo está relacionado com a quantidade de
hidróxidos disponíveis nas soluções presentes nos poros do concreto. A
manutenção do filme passivador depende do equilíbrio entre a alcalinidade
(verificada pela quantidade de íons OH-) e a acidez (verificada pela quantidade de
íons Cl-). Desta forma, a relação entre íons cloro e íons hidroxila controla a taxa de
corrosão (MEHTA, MONTEIRO, 2014; RIBEIRO, CUNHA, 2014a; ALMEIDA,
SALES, 2014). Segundo Mehta e Monteiro (2014), para relações molares Cl-/OH-
superiores a 0,6, o filme passivador se torna permeável ou instável, deixando a
armadura desprotegida e suscetível à corrosão.
O processo de corrosão devido à ação dos cloretos é diferente do processo
de corrosão ocasionado pela carbonatação, visto que a corrosão não acontece de
maneira generalizada, mas sim, por pites. Na corrosão por pites os cloretos agem de
forma localizada, rompendo pontualmente a camada passivadora (ALMEIDA;
SALES, 2014). Neste caso, têm-se a formação de micropilhas, em que os pites
16
constituem as zonas anódicas, e o filme passivador a superfície catódica
(BAROGHEL-BOUNY et al., 2014).
Os íons cloro ocasionam uma desestabilização da camada passivadora, ao
reagir com o ferro e formar o hidróxido de ferro (equações 5 e 6). Neste processo, os
cloretos não são consumidos, ficando disponíveis, portanto, para continuar a reagir,
atuando como catalizadores da corrosão (ALMEIDA; SALES, 2014).
Fe + 3Cl- → FeCl3- + 2e- (5)
FeCl3- + 2 OH-1 → Fe(OH)2 + 3Cl- (6)
A influência dos cloretos na despassivação da armadura do concreto armado
pode ser observada pela alteração no diagrama de Pourbaix para o sistema ferro-
água com presença de cloretos (Figura 4). Neste diagrama, observa-se uma
diminuição na região de passividade em relação ao diagrama de Pourbaix sem a
presença de cloretos (Figura 3). Esta redução se deve à presença das regiões de
corrosão por pites e de passividade imperfeita que ocorrem devido à presença
desses íons. A partir deste diagrama, observa-se, também, que a corrosão pode
ocorrer para todos os valores de pH, inclusive entre 8,5 e 14, faixa de passividade
ou imunidade para o sistema ferro-água sem cloretos.
Figura 4 – Diagrama de Pourbaix para o sistema ferro-água, com cloretos, a 25°C.
FONTE: Ribeiro e Cunha (2014a).
17
Nos concretos que não apresentam fissuras, a penetração de cloretos ocorre
principalmente por absorção capilar e difusão (GJORV, 2015). Além disso, diversos
aspectos influenciam a probabilidade de ocorrência de corrosão devido aos íons
cloro, dentre eles, a diminuição na relação água/cimento do concreto, o aumento da
resistividade, o aumento na espessura de cobrimento, a diminuição na umidade
relativa do concreto e o uso de adições minerais tendem a dificultar a ocorrência de
corrosão devido à ação dos cloretos.
4.3 Técnicas de Reabilitação do Concreto Armado
Entre as diversas técnicas disponíveis para reabilitação de estruturas, serão
abordadas neste trabalho a realcalinização e a extração eletroquímica de cloretos,
apresentadas nos itens a seguir.
4.3.1 Realcalinização
A estrutura de concreto armado que sofreu carbonatação, despassivando a
armadura, está suscetível ao processo de corrosão e um dos métodos para reabilitar
essas estruturas é a realcalinização. A realcalinização é um método utilizado para
restabelecer a alcalinidade dos concretos, podendo ser empregado como um
tratamento preventivo ou como corretivo (MIETZ, 1998; MATTILA; PENTTI, 1996).
Essa técnica permite que o concreto carbonatado readquira uma condição
suficientemente alcalina, elevando o pH para níveis em que é possível o
restabelecimento da película passivadora da armadura, sendo um processo não
destrutivo, pois, não é necessária a remoção do concreto.
Segundo Araújo (2004), existem três processos principais envolvidos na
aplicação da técnica de realcalinização. O primeiro é baseado na absorção e difusão
de solução alcalina para o interior do concreto, por ação capilar e de forças
hidráulicas atuantes nos poros do concreto, sendo independente de campo elétrico e
de fluxo de corrente aplicada, ao contrário do segundo, que se baseia na reação
catódica na superfície das armaduras, utilizando um campo elétrico formado por
corrente elétrica induzida. O terceiro processo é caracterizado pelo transporte de
solução alcalina para o interior dos poros capilares do concreto através do fluxo
18
eletro-osmótico, ou seja, sob a aplicação de um campo elétrico (MOREIRA, 2006). A
realcalinização pode ser realizada por técnicas eletroquímicas ou químicas.
4.3.1.1 Realcalinização Química
A realcalinização química ocorre através da absorção e difusão de soluções
alcalinas para o interior do concreto carbonatado através da ação capilar e de forças
hidráulicas, não necessitando de campo elétrico e de fluxo de corrente (ARAÚJO,
2009). Segundo Araújo (2009), a realcalinização química ocorre nos capilares dos
poros do concreto, onde, por meio de forças hidráulicas, a solução alcalina é
absorvida para o seu interior. Desta forma, os íons alcalinos contidos na solução
reagem com os produtos contidos na água dos poros, formando novos produtos e
propiciando a elevação do pH do concreto, assim como a fixação de álcalis no
interior do mesmo até atingir a armadura, possibilitando sua repassivação. A
realcalinização química ocorre da superfície externa para a parte interna do
concreto, como ilustra a Figura 5.
Figura 5 – Evolução ao longo do tempo na realcalinização química.
FONTE: Reus (2017).
A realcalinização passiva é um tipo de realcalinização química (REUS, 2017),
que consiste na aplicação de um material, rico em álcalis, sobre a superfície do
concreto armado a ser realcalinizado (ANDRADE et al., 1997). Segundo Andrade et
al. (1997), a superfície do concreto deve ser mantida úmida para garantir a
mobilidade dos íons alcalinos, sendo que a diferença de concentração destes íons
19
na superfície e no interior do concreto, faz com que estes migrem, por difusão, para
o interior do concreto. Entretanto, o processo é lento, levando semanas, meses ou
até anos para realcalinizar pequenas espessuras de concreto carbonatado (REUS,
2017).
Segundo Reus (2017), as soluções alcalinas mais empregadas nos estudos
de realcalinização química contêm NaOH, KOH, Ca(OH)2, Na2CO3 ou solução tripla,
contendo NaOH, KOH e Na2CO3. Atualmente, no Brasil, já existe uma solução
comercial disponível para realcalinização química, porém, sua composição química
não é conhecida. Já González et al. (2011) afirmam que para realcalinização, em
geral, são utilizadas as soluções eletrolíticas formadas por carbonato de sódio
(Na2CO3) e carbonato de potássio (K2CO3), mas também são usadas as soluções de
KOH e NaOH. Nas estruturas que apresentam elevado risco de reação álcalis-
agregado (RAA), tem sido proposto o uso de uma solução de hidróxido de lítio
(LiOH) (RIBEIRO, 2009).
De acordo com González et al. (2011), a solução de carbonato de sódio foi o
preferido nos testes de campo e laboratoriais, uma vez que era capaz de manter o
pH elevado. A reação entre essa solução e o gás carbônico é descrita pela equação
(7).
������ + ��� + ��� ↔ 2������ (7)
Recentemente, segundo González et al. (2011), o K2CO3 começou a ser o
eletrólito mais utilizado.
Existem diversos métodos de aplicação das soluções, podendo ser por
imersão, aplicação em manta, spray e trincha. Reus (2017) analisou a eficiência da
realcalinização química de acordo com os tipos de solução e os métodos de
aplicação e concluiu que as soluções de KOH, comercial, tripla e de NaOH são
eficazes para restabelecer a alcalinidade dos concretos carbonatados tratados por
meio de imersão e do método da manta e que a solução alcalina com maior
velocidade de realcalinização dentre as estudadas é a solução de KOH. Concluiu,
também, que as soluções de Ca(OH)2 e cal não são capazes de realcalinizar
amostras carbonatadas e que os métodos de spray e trincha foram ineficientes na
realcalinização de concretos carbonatados, independentemente da solução alcalina
utilizada.
20
4.3.1.2 Realcalinização Eletroquímica
A realcalinização eletroquímica é um sistema anódico temporário, onde é
instaurado um campo elétrico para a indução do transporte de íons através da
migração (BERTOLINI; CARSANA; REDAELLI, 2008). Essa técnica consiste na
aplicação de um campo elétrico entre a armadura da estrutura e um ânodo externo,
na presença de uma solução alcalina (BANFILL, 1994; ODDEN, 1994).
Para uma melhor compreensão da realcalinização eletroquímica é necessário
esclarecer o mecanismo eletro-osmótico que acontece no interior dos poros do
concreto. Nos poros capilares existe uma dupla camada de água aderida às
paredes, sendo a camada interna fortemente aderida e a camada mais externa não
tão aderida. Quando se aplica o campo elétrico, a água da camada menos aderida
move-se para o polo, extraindo, desta forma, a água livre dos poros. Como a
concentração iônica da água contida nos capilares é baixa e o coeficiente eletro-
osmótico é inversamente proporcional à concentração iônica, o transporte eletro-
osmótico tende a elevar a alcalinidade do concreto carbonatado (GONÇALVES;
ANDRADE; CASTELLOTE, 2003), pois, os íons alcalinos são transportados para o
interior do concreto por meio do fluxo eletroquímico osmótico, elevando o pH do
concreto. A corrente é suspensa quando se atinge a profundidade de realcalinização
desejada, geralmente uma semana após iniciado o tratamento e com verificação da
alcalinidade através de indicadores químicos (MOREIRA, 2006), como a
fenolftaleína ou timolftaleína.
No processo de realcalinização eletroquímica utiliza-se malha de aço carbono
ou titânio, como ânodo, sendo esse imerso em eletrólito, que pode pode ser
constituído por fibras de celulose ou mantas de feltro saturada de solução alcalina
em contato com a superfície do concreto. Aplica-se um campo elétrico entre a
cátodo (armadura) e o ânodo, proporcionando a realcalinização do concreto
carbonatado através da eletrólise da água, eletromigração, eletro-osmose e, de
forma menos significativa, por absorção-capilar e difusão . Esse processo é ilustrado
na Figura 6.
O titânio, por ser um metal nobre, é o material mais utilizado como ânodo,
pois, o seu consumo ocorre lentamente, resultando em um produto de corrosão
pouco expansivo (ARAÚJO, 2009). Dentre os eletrólitos mais usados na
realcalinização eletroquímica estão o carbonato de sódio (Na2CO3) e o carbonato de
21
potássio (K2CO3) (BERTOLINI; CARSANA; REDAELLI, 2008), sendo usualmente
empregadas fibras de celulose na aplicação (RIBEIRO, 2009).
Figura 6 - Representação da realcalinização eletroquímica.
FONTE: Reus (2017).
Outro ponto importante na realcalinização eletroquímica diz respeito às
reações catódicas (GROCHOSKI; HELENE, 2008), expostas nas equações 8 e 9,
nas quais ocorre a formação de íons hidroxila junto ao cátodo (armadura), auxiliando
no restabelecimento das condições de passivação das armaduras.
�� �� + ��� + 2�� = 2��� (8)
2��� + 2�� = �� + 2��� (9)
No processo de realcalinização eletroquímica o pH é elevado primeiramente
ao redor das armaduras e na superfície do concreto. Ao longo do tratamento, as
regiões realcalinizadas vão aumentando ao ponto em que se encontram no final do
tratamento. Este processo é apresentado na Figura 7.
Figura 7 – Evolução ao longo do tempo na realcalinização eletroquímica.
22
FONTE: Reus (2017).
De acordo com Moreira (2006), antes de iniciar o processo realcalinização
eletroquímica é necessário remover toda a pintura ou revestimento existente, bem
como reparar o concreto danificado, fissurado ou com ninhos de concretagem, para
que a passagem de fluxo de corrente seja uniforme e não comprometa o tratamento.
O comportamento da realcalinização depende do tipo de cimento utilizado, da
relação água/cimento, do cobrimento do concreto, da densidade da carga passante
e do tempo de tratamento. Além disso, a realcalinização pode provocar alguns
efeitos colaterais nas estruturas de concreto armado, como potencializar as reações
álcalis-agregado na presença de agregados reativos, além de poder ocasionar perda
de aderência entre a armadura e o concreto, alterações das propriedades físicas e
químicas do concreto, entre outros.
4.3.2 Extração Eletroquímica de Cloretos
As estruturas de concreto armado contaminadas com cloretos estão
suscetíveis ao processo de corrosão. A reabilitação dessas estruturas pode ser feita
através de reparo tradicional ou extração eletroquímica de cloretos. O reparo
tradicional consiste em remover determinada área de concreto e substituí-lo por
outro, enquanto que a extração eletroquímica é uma técnica não destrutiva.
A extração eletroquímica de cloretos ou dessalinização consiste em remover
grande parte dos íons cloro presentes no concreto por meio da aplicação de uma
corrente elétrica contínua entre a armadura (cátodo) e um ânodo fixado
externamente no concreto (LOURENÇO, 2014; SOUZA et al., 2017). Por não
23
necessitar remover o concreto, essa é uma técnica atrativa principalmente em
elementos estruturais, como vigas e pilares muito contaminados, nos quais o
comportamento monolítico é essencial e a remoção de áreas contaminadas poderia
comprometer a segurança da edificação (MONTEIRO, 2002).
No processo de extração eletroquímica de cloretos, assim como na
realcalinização, utiliza-se malha de aço-carbono ou titânio, como ânodo, que é
imerso em um eletrólito. No intuito de garantir a solução eletrolítica em toda
extensão do concreto, utiliza-se um suporte, que pode ser constituído de fibras de
celulose ou mantas de feltro (LOURENÇO, 2014). Segundo Lourenço (2014),
durante o tratamento, os ânodos de titânio não são consumidos e não originam
resíduos associados ao seu consumo, ao contrário da malha de aço que produz
produtos ferrosos, podendo, inclusive, afetar o acabamento final do concreto após o
tratamento. Apesar de os ânodos de aço serem relativamente mais baratos que os
ânodos de titânio, as malha de titânio são as mais utilizadas, de acordo com
Monteiro (2002).
Com relação à solução eletrolítica, Monteiro (2002) e Souza et al. (2017)
afirmam que as soluções mais utilizadas como eletrólito são a água tratada, o
hidróxido de cálcio saturado e o hidróxido de sódio. Segundo Souza et al. (2017),
entre esses, a água é o eletrólito mais utilizado, devido ao fácil acesso e baixo custo
(LOURENÇO, 2014), entretanto, pode acidificar, provocando a liberação de cloro
gasoso nos ânodos. Assim, quando o pH decresce para valores inferiores a 6 (seis)
é recomendado utilizar soluções aquosas de hidróxido de cálcio ou de borato de lítio
ao invés da água (LOURENÇO, 2014). O borato de lítio tem sido empregado com
sucesso em estruturas que, submetidas a extração eletroquímica, correm risco de
RAA, pois, o produto que se forma da reação do silicato que contém lítio não possui
a capacidade de expansão na presença de íons alcalinos como sódio e potássio
(NACE, 2001).
No tratamento aplica-se um campo elétrico entre o cátodo (armadura) e o
ânodo, com a aplicação da corrente, os íons de carga negativa, como os cloretos,
são atraídos para o ânodo externo colocado na face externa do concreto
(MONTEIRO, 2002), podendo ser removidos do concreto. Ao mesmo tempo, ocorre
a migração de íons sódio (Na+), potássio (K+) e cálcio (Ca2+) que, por ser carregados
positivamente, são atraídos para o cátodo (armadura), carregado negativamente
24
(LOURENÇO, 2014). Na Figura 8 está representado o princípio da extração
eletroquímica de cloretos.
Figura 8 – Representação da extração eletroquímica de cloretos.
FONTE: Monteiro (2002).
Como observado na Figura 8, ocorre a formação de íons hidroxila em torno da
armadura devido a eletrólise, consequência das reações catódicas (equação 8 e 9).
De acordo com Lourenço (2014), os íons alcalinos possuem a capacidade de formar
compostos com os íons hidroxilas, aumentando a alcalinidade na interface
aço/concreto durante o tratamento, o que favorece a reconstituição da camada
passivadora juntamente com a redução dos íons cloro no concreto (MONTEIRO,
2002). Os cloretos ainda podem estar presentes na maior parte do concreto,
entretanto, esses íons são geralmente escassos na superfície do aço (NACE, 2001).
As reações resultantes da extração eletroquímica de cloretos e da diferença
de potencial elétrico entre o ânodo e o cátodo estão expostas nas equações 10 a 12.
Observa-se que as reações eletroquímicas que normalmente ocorrem no ânodo
incluem a oxidação de água e dos cloretos, de acordo com as equações 11 e 12
(NACE, 2001).
2��� = �� �� + ��� + 2�� (10)
2��� = �� + 4�� + 4�� (11)
2��� = ��� + 2�� (12)
25
De acordo com a NACE (2001), se o eletrólito se tornar muito ácido (pH
inferior a 4), pode ser gerada uma quantidade significativa de gás cloro, ocasionando
preocupações com a segurança e o meio ambiente. Por isso, o eletrólito é
normalmente mantido básico (pH superior a 7), e a evolução do oxigênio torna a
reação anódica predominante (NACE, 2001). A pequena quantidade de cloro que
pode ser evoluída sob esta condição é rapidamente hidrolisada para ácido
hipocloroso e íon de hipoclorito conforme as equações 13 e 14.
��� + ��� → ���� + ��� + �� (13)
���� → ���� + �� (14)
Os processos envolvidos na técnica de extração eletroquímica de cloretos são
a eletrólise, a eletromigração iônica e a eletro-osmose (LOURENÇO, 2014).
Lourenço (2014) afirma que a eletrólise e a eletromigração são os processos mais
relevantes no tratamento. Conforme estudos de Monteiro (2002), o movimento dos
íons cloro ocorre principalmente por migração, e o transporte causado por difusão é
tão baixo que pode ser desconsiderado.
A aplicação da técnica de extração eletroquímica de cloretos pode ocasionar
efeitos secundários no concreto e Huang et al. (2014) destacam a importância de
estudar as consequências da dessalinização do concreto e o possível impacto na
microestrutura e no desempenho do material, uma vez que esta pode ter
consequências sobre a porosidade do concreto, potencializar as reações álcalis-
agregado, reduzir a aderência entre o aço e o concreto e ocasionar a evolução do
hidrogênio e fragilização do aço (MONTEIRO, 2002; SOUZA et al., 2017).
4.4 Avaliação da Eficiência das Técnicas de Reabilitação do Concreto Armado
A eficiência da realcalinização e da extração eletroquímica de cloretos pode
ser avaliada em função do grau de corrosão das armaduras, a partir das técnicas de
medidas eletroquímicas que são utilizadas para o monitoramento do processo
corrosivo, após o tratamento, tais como o potencial de corrosão e a espectroscopia
de impedância eletroquímica (EIE). Segundo Ribeiro e Cunha (2014b), o potencial
de corrosão é uma técnica de fácil medida em laboratório, sendo bastante utilizada
em pesquisas que avaliam o processo corrosivo em concreto armado. No entanto,
26
não é possível avaliar a evolução do processo corrosivo ou mesmo a velocidade de
corrosão das armaduras, sendo uma técnica que indica apenas as probabilidades de
ocorrência da corrosão. A EIE parte do pressuposto que um determinado circuito
elétrico mais ou menos elaborado pode representar o comportamento do aço dentro
do concreto. Esse método permite caracterizar o estado da armadura e a morfologia
da corrosão, assim como o acompanhamento da evolução do estado passivo ou
ativo ao longo de tempo (RIBEIRO; ABRANTES, 2016), sendo uma técnica
promissora para avaliar o processo corrosivo e a reconstituição da camada
passivadora.
4.4.1 Potencial de Corrosão
O potencial de corrosão é uma técnica que consiste em determinar a
diferença de potencial (voltagem) entre a armadura e um eletrodo de referência
(ARAÚJO, 2009; RIBEIRO, 2009), indicando, assim, a probabilidade de ocorrência
da corrosão (RIBEIRO; CUNHA, 2014b). O monitoramento do potencial de corrosão
permite verificar mudanças no processo eletroquímico de corrosão, o que é
interessante para o monitoramento do aço nas estruturas de concreto armado
(RIBEIRO, 2010).
A técnica consiste em conectar entre a armadura e um eletrodo de referência
um voltímetro de alta impedância, na qual o resultado obtido é o potencial de
corrosão da armadura do concreto (RIBEIRO, 2009). A Figura 9 ilustra como a
medida de potencial de corrosão é realizada.
Figura 9 – Esquema do método de potencial de corrosão.
FONTE: Araújo (2009).
27
Os eletrodos de referência mais utilizados, segundo Araújo (2009), são os de
calomelano saturado (ECS) e os de cobre/sulfato de cobre (ESC). Para realizar a
leitura da diferença de potencial é necessário que o eletrodo de referência fique em
contato com a superfície do concreto através de uma esponja úmida, de alta
condutividade (ARAÚJO, 2009), como mostrado na Figura 9.
A norma americana ASTM C 876-91 correlaciona valores limites de potencial
eletroquímico com o processo corrosivo para diversos tipos de eletrodo (Tabela 2).
Desta forma, é possível avaliar a corrosão em termos de probabilidade de corrosão
(RIBEIRO, 2009).
Tabela 2 - Critério de avaliação da corrosão, de acordo com a ASTM C 876-91.
Tipo de Eletrodo Probabilidade de ocorrer corrosão
< 10% 10% - 90% > 90% Eletrodo Normal de Hidrogênio, padrão > 0,118 V 0,118 V a -0,032 V < -0,032 V
Cu/CuSO4, Cu2+ > -0,200 V -0,200 V a -0,350 V < -0,350 V
Eletrodo de Calomelano Saturado > -0,124 V -0,124 V a -0,274 V < -0,274 V
Ag, AgCl/KCl (1M) > -0,104 V -0,104 V a -0,254 V < -0,254 V
FONTE: Ribeiro e Cunha (2014b).
Os valores obtidos indicam o balanço entre as reações anódica e catódicas,
não possibilitando determinar à velocidade de corrosão da armadura (taxa de
corrosão) (RIBEIRO, 2010). De acordo com Helene (1993) e Andrade (1992), as
medidas de potencial de corrosão são qualitativas e devem ser usadas em conjunto
com outras medidas, nunca de forma isolada ou absoluta, mas como um
complemento de outras técnicas, a fim de garantir a confiabilidade dos resultados
obtidos.
4.4.2 Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIE)
A espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), ou método de
impedância alternada, é uma técnica que vem sendo cada vez mais empregada nos
estudos de materiais (ARAÚJO, 2009). Esta técnica é poderosa para caracterizar
uma grande variedade de sistemas eletroquímicos e para a determinação da
contribuição de processos individuais do eletrodo ou eletrólito nestes sistemas
(RIBEIRO; ABRANTES, 2016). A técnica parte do pressuposto que o
28
comportamento do aço dentro do concreto pode ser reperesentado por um circuito
elétrico mais ou menos elaborado (RIBEIRO; CUNHA, 2014b; RIBEIRO;
ABRANTES, 2016).
A EIE consite em aplicar uma corrente alternada, de pequena amplitude, a um
eletrodo (armadura) inserido num eletrólito (concreto) (RIBEIRO; CUNHA, 2014b;
RIBEIRO, 2010). Após a aplicação da corrente, é comparada a perturbação inicial
com a resposta obtida pelo eletrodo, através da medida da mudança de fase (�) dos
componentes de corrente e voltagem, e pela medida de suas amplitudes (ARAÚJO,
2009; RIBEIRO; CUNHA, 2014b; RIBEIRO, 2010). Essa análise pode ser feita nos
domínios de tempo ou nos domínios de frequência, utilizando-se um analisador de
espectro ou um analisador de resposta de frequência, respectivamente (RIBEIRO;
CUNHA, 2014b; RIBEIRO, 2010). Segundo Ribeiro e Cunha (2014b), no caso da
EIE, a técnica trabalha no domínio de frequência. A perturbação inicial é uma
perturbação de potencial (ΔE) e a resposta do eletrodo é uma corrente (ΔI), ambas
são do tipo senoidal, porém, com uma diferença de fase Φ em relação ao sinal
aplicado. Assim, a impedância, representada por Z, mede a relação entre o potencial
alternando enviado para célula ΔE e a ΔI recebida (ARAÚJO, 2009; RIBEIRO;
CUNHA, 2014b; RIBEIRO, 2010).
O conceito principal da técnica de EIE é que a interface pode ser vista como
uma combinação de elementos de circuito elétricos passivos, isto é, resistência,
capacitância e indutância (RIBEIRO, CUNHA, 2014b). Desta forma, segundo Ribeiro
e Cunha (2014b) e Ribeiro (2010), quando uma corrente alternada é aplicada a
estes elementos, a corrente resultante é obtida utilizando a Lei de Ohm.
A técnica possibilita identificar diferentes fenômenos que ocorrem no sistema
aço/concreto (ARAÚJO, 2009) e, segundo Ribeiro e Cunha (2014b), fornece
diversas informações como: a cinética do processo de corrosão (taxa de corrosão); o
estado da armadura e a morfologia da corrosão; e a evolução do estado passivo ou
ativo. Além de ser uma técnica precisa, apropriada para ambientes de alta
resistividade como o concreto, fornecendo dados a respeito do mecanismo de
controle eletroquímico, indicando se o processo corrosivo se dá por ativação,
concentração ou difusão (RIBEIRO; CUNHA, 2014b; RIBEIRO, 2010). Sendo assim,
a EIE para o sistema aço/concreto pode fornecer informação sobre a presença de
filmes de superfície, características do concreto, corrosão interfacial e fenômenos de
transferência de massa (RIBEIRO; CUNHA, 2014b; RIBEIRO, 2010). Entretanto, a
29
interpretação dos resultados pode ser uma tarefa difícil e a necessidade de um
circuito equivalente, que pode mudar conforme as condições do aço, o torna a
técnica mais satisfatória para estudos em laboratório (RIBEIRO, 2010).
As medidas são geralmente interpretadas através de uma correlação entre os
dados de impedância e um circuito equivalente que representa os processos físicos
que ocorrem no sistema analisado ou ainda através de representações gráficas
(RIBEIRO; ABRANTES, 2016). Dentre as representações gráficas, são utilizados o
diagrama de Nyquist e o diagrama de Bode. O diagrama de Nyquist, diagrama de
impedância ou espectro de impedância, é um gráfico de Z = Z ' + j Z "(onde Z ' e j Z"
são a parte real e parte imaginária) medido em diferentes frequências. O diagrama
Bode mostra o logaritmo do módulo de impedância (log | Z |) e o deslocamento de
fase em função do logaritmo de frequência (RIBEIRO; ABRANTES, 2016).
Segundo Ribeiro e Abrantes, o grande problema na utilização de circuitos
equivalentes é a dificuldade em decidir dentre as diversas possibilidades qual
circuito equivalente específico deve ser usado. O processo de corrosão é composto
por vários processos físicos simultâneos, desta forma, o circuito equivalente é
constituído por vários elementos do circuito (RIBEIRO; ABRANTES, 2016).
A análise dos resultados é complexa, devido à sobreposição de fenômenos e
ao ruído na medição resultante da heterogeneidade das amostras de concreto.
Diante disso, Ribeiro e Abrantes (2016) propõem um método para interpretação dos
resultados na qual afirmam que os processos têm uma frequência característica de
relaxamento angular (w), que também pode ser lido graficamente na parte superior
do arco do espectro de impedância. Assim, os arcos são associados a seus
respectivos fenômenos característicos a partir das medidas de capacitâncias e
frequências típicas.
Você não amostra NENHUM diagrama? Bode, Nyquist... Circuitos
equivalentes mais usuais... Está bem limitado....
30
5 METODOLOGIA
A metodologia que será empregada neste trabalho tem a finalidade de
atender aos objetivos propostos na pesquisa através de um programa experimental
que incluirá a realização de uma sequência de etapas.
Inicialmente será realizada a caracterização dos materiais, elaboração do
traço do concreto e sua caracterização no estado fresco, com posterior preparação
dos corpos de prova que serão caracterizados fisicamente e mecanicamente.
Parte dos corpos de prova serão carbonatados de forma acelerada e, após
devidamente carbonatados, serão submetidos aos processos de realcalinização
química e eletroquímica, seguidos de um novo ciclo de carbonatação, quando será
verificada a eficiência do método.
Outra parte dos corpos de prova sofrerá o ataque acelerado de solução
contendo cloretos, até que a concentração no interior atinja níveis pré-estabelecidos,
quando serão submetidos ao método de extração eletroquímica de cloretos, com
posterior monitoramento e avaliação da eficiência.
Um resumo do Procedimento experimental proposto é apresentado na Figura
10.
Figura 10 - Esquema do programa experimental.
FONTE: O autor.
31
5.1 Materiais
Os materiais que serão utilizados são cimento Portland (CP III, CP IV, CP V-
ARI e CP V ARI-RS), agregado miúdo (areia quartzosa natural), agregado graúdo
(brita), armadura de aço, água potável, ânodo e solução alcalina.
5.1.1 Cimento Portland
Os cimentos que serão utilizados serão o CPIII, CP IV, CPV- ARI e CPV-RS,
com intuito de verificar o comportamento dos tratamentos para diferentes tipos de
cimento. Estes foram escolhidos por possuir escória (CP III) ou pozolana (CP IV) e o
cimento CP V-ARI foi escolhido por não possuir adições, além do cimento CP V-ARI
RS, que será utilizado na análise da extração eletroquímica por conter menor
quantidade de aluminados.
5.1.2 Agregado miúdo
A areia que será utilizada é natural, proveniente de jazida localizada no
município de Camaçari/BA, comercializada na região metropolitana de Salvador.
5.1.3 Agregado graúdo
O agregado graúdo que será utilizado é a brita de origem basáltica, sendo
esse amplamente disponível na cidade de Salvador.
5.1.4 Armadura de aço
As armaduras de aço que serão utilizadas são do tipo CA-50, nervuradas,
com 6,3 mm de diâmetro, sendo estas comercialmente disponíveis na cidade de
Salvador.
5.1.5 Água
A água será proveniente da rede pública de abastecimento da cidade de
Salvador, fornecida pela Empresa Baiana de Águas e Saneamento S.A. (EMBASA).
5.1.6 Ânodo
Nos procedimentos de realcalinização eletroquímica e dessalinização será
utilizada a malha de titânio como ânodo, pois este material não gera produto de
32
corrosão. De acordo com NACE SP0107 (2017), a malha adequada deverá ter de
3,0 a 4,0 mm de diâmetro, com dimensões iguais a 50x50 mm2 ou 100x100 mm2.
5.1.7 Solução Alcalina
A solução alcalina a ser utilizada no processo de realcalinização será a MC-
ReALC, comercializada pela empresa MC-Bauchemie no Brasil, sem composição
conhecida até o momento, além de soluções de carbonato de sódio, carbonato de
potássio, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio e hidróxido de lítio, produzidas
em laboratório, a partir de reagentes de alta pureza (P.A.).
5.2 Métodos
5.2.1 Caracterização dos materiais
As características dos materiais podem influenciar nos resultados obtidos,
devendo os mesmos serem submetidos à caracterização física, química e
mineralógica.
5.2.1.1 Caracterização Física
a) Área Superficial Específica
A área superficial específica está relacionada com a finura e reatividade do
material, sendo determinada através da relação entre a área superficial e a massa.
Quanto mais reativo o material, maior a área superficial específica e menor o
tamanho médio do grão, ou seja, mais fino é o material.
O cimento Portland terá sua área superficial analisada utilizando o Método de
Blaine, de acordo com que é estabelecido pela norma NBR 16372:2015 (Cimento
Portland e outros materiais em pó - Determinação da finura pelo método de
permeabilidade ao ar (método de Blaine)), utilizando o porosimetro Blaine
automático, do fabricante Acmel Labo, modelo BSA1, disponível no LEDMa/UFBA.
33
b) Distribuição do tamanho das partículas
As partículas de cimento terão sua granulometria determinadas utilizando a
sedigrafia à laser, técnica que se baseia na sedimentação de partículas numa
determinada suspensão, associadas à absorção de luz. O princípio de
funcionamento é baseado na captação da fração de luz que atravessa a amostra em
suspensão e, desta forma, é registrada a porcentagem de massa acumulada em
função do diâmetro equivalente das partículas (RIBEIRO apud MOTA, 2016).
Os agregados terão suas distribuições granulométricas determinadas por
peneiramento, utilizando-se os procedimentos previstos na NBR NM 248:2003
(Agregados - Determinação da composição granulométrica), sendo, então,
classificados de acordo com a NBR 7211:2009 (Agregados para concretos -
Especificação).
A distribuição granulométrica é a proporção relativa das massas dos
diferentes tamanhos dos grãos que constituem o material. A partir da determinação
da distribuição do tamanho de partículas, também serão determinados o módulo de
finura e a dimensão máxima característica dos agregados. O módulo de finura é
determinado através da soma das porcentagens retidas acumuladas em massa, nas
peneiras da série normal, dividida por 100. A dimensão máxima característica
corresponde à abertura nominal, em milímetros, da malha da peneira da série
normal ou intermediária, que retém uma proporção igual ou imediatamente inferior a
5% da massa da amostra (SILVA, 2017).
c) Massa específica e absorção de água
A massa específica é a relação entre a massa do agregado seco e o volume
dos mesmos, incluindo os poros impermeáveis. A massa específica do cimento será
determinada por meio de picnometria a gás hélio, utilizando o picnômetro AccuPyc
1330 V2.01, da Micrometrics, disponível no LEDMa/UFBA.
Nos agregados miúdos a massa específica e a absorção serão determinadas
de acordo com as normas NBR NM 52:2009 (Agregado miúdo – Determinação da
massa específica e massa específica aparente) e NBR NM 30:2001 (Agregado
miúdo – Determinação da absorção de água), respectivamente. Os agregados
graúdos terão estas propriedades determinadas conforme a NBR NM 53:2009
34
(Agregado graúdo – Determinação de massa específica, massa específica aparente
e absorção de água).
d) Massa unitária e índice de vazios
A massa unitária é a relação entre a massa do material e o seu volume,
incluindo os poros permeáveis e vazios entre os grãos, sendo fundamental para o
cálculo do consumo de materiais. A massa unitária dos agregados será determinada
conforme os procedimentos previstos na NBR NM 45:2006 (Agregados –
Determinação da massa unitária e do volume de vazios).
O índice de vazios dos agregados é determinado a partir dos valores de
massa específica e massa unitária, na qual também será obtido de acordo com a
NBR NM 45:2006.
5.2.1.2 Caracterização Química (FRX)
A composição química do cimento será determinada por meio da técnica de
espectroscopia por fluorescência de raio X (FRX). De acordo com essa técnica,
quando um feixe de raios X emitidos contra uma amostra tem energia
suficientemente alta, cria vacâncias nas camadas eletrônicas dos seus átomos
constituintes, gerando a emissão de outra radiação, que é característica para cada
elemento presente. O princípio desta técnica é isolar e medir o comprimento de onda
dos fótons de raios X característicos (fluorescência) emitidos pela amostra, o que
permite a identificação dos elementos que compõem o material, bem como suas
massas ou concentrações (MOTA, 2016).
5.2.1.3 Caracterização Mineralógica (DRX)
A composição mineralógica do cimento será determinada por meio da técnica
de espectrometria por difração de raios X (DRX), que permite identificar as principais
fases presentes cristalinas dos materiais.
A técnica identifica as fases cristalinas através da incidência de um feixe
monocromático de raios X de comprimento de onda λ, a um ângulo θ, chamado de
ângulo de Bragg. O feixe é difratado por planos de alta concentração atômica da
amostra, periodicamente distribuídos, ocorrendo interferências destrutivas ou
35
construtivas entre as ondas difratadas. As interferências que são construtivas
produzem reflexões em certas direções de acordo com a lei de Bragg (Equação 15)
(GOBBO, 2003; RIBEIRO, 2010).
! = 2 � "� � (15)
Onde n é a ordem de difração, λ é o comprimento de onda característico do
feixe, d é a distância entre os planos de átomos e Ѳ é o ângulo de incidência do
feixe. Desta forma, obtêm-se informações relativas às distâncias interplanares dos
planos cristalográficos e a intensidade da reflexão, possibilitando assim a
identificação das estruturas cristalinas (RIBEIRO, 2010).
Será utilizado um difratômetro D2 Phaser Bruker, disponível no
LEDMa/UFBA, com tubo de alvo de cobre de 30 kV e 10 mA, com comprimento de
onda (λ) igual a 0,15406 nm, sem sistema de filtragem com monocromador
secundário. Os espectros de difração terão varredura na faixa de 2θ de 5° a 80°,
modo contínuo a 0,004°/s. As fases cristalinas presentes nas amostras serão
identificadas com auxílio do programa computacional DIFFRAC plus-EVA, com base
de dados no sistema ICSD (O que significa ICSD?) e quantificadas com auxílio do
software TOPAS, que se baseia no método de Rietveld e sistema CIF
(Crystallography Information File).
5.2.2 Dosagem do concreto e moldagem dos corpos de prova
O traço adotado será determinado através do método de dosagem baseado
no método da ACI – American Concrete Institute. A relação água/cimento máxima
adotada para confecção dos corpos de prova será de 0,6, este valor é baseada no
limite exigido pela NBR 6118:2014 (Projeto de estruturas de concreto-
procedimento), na qual corresponde à classe de agressividade II (ambiente urbano).
A moldagem dos corpos de prova será efetuada de acordo com a NBR
5738:2015 (Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova),
para a realização dos ensaios físico-mecânicos e dimensões específicas para os
ensaios de durabilidade., conforme Tabela 3.
Tabela 3. – Inserir Tabela com dimensões e quantidades dos corpos de prova.
36
Os corpos de prova a serem utilizados nos ensaios de durabilidade e
recuperação terão adição armadura de aço convencional. Estas armaduras serão
submetidas a um processo de limpeza antes da moldagem para retirada de qualquer
oxidação prévia existentes na superfície do metal, conforme estabelece a norma
ASTM G-1/03 (Preparing, Cleaning, and Evaluating Corrosion Test Specimens).
Após a limpeza das barras de aço, essas serão pesadas e deverão ter suas
extremidades revestidas com fita isolante para delimitar as áreas que serão
expostas ao ataque dos agentes agressores no interior do concreto (MOTA, 2016;
ARAÚJO, 2009; RIBEIRO, 2009).
5.2.3 Caracterização do concreto
5.2.3.1 Caracterização no estado fresco
A trabalhabilidade do concreto será avaliada com base na NBR 8953:2011
(Concretos para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de
resistência e consistência), na qual será definido o abatimento do tronco de cone
(“slump test”), conforme estabelece a NBR NM 67: 1998 (Concreto - Determinação
da consistência pelo abatimento do cone de tronco).
5.2.3.2 Caracterização no estado endurecido
a) Resistência mecânica
Os ensaios de resistência à compressão axial serão realizados de acordo
com a NBR 5739:2007 (Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova
cilíndricos). O limite de resistência à compressão é determinado através da relação
entre a carga máxima suportada pelo corpo de prova e a área da seção transversal.
Os ensaios para verificação da resistência mecânica serão realizados para os
concretos de referência, carbonatados, realcalinizados, recarbonatados e, também,
para os concretos após ataque por cloretos e dessanilização. Os ensaios serão
realizados na prensa servo controlada Contenco, modelo HD-120T, capacidade de
120 tf e com taxa de incremento de tensão de 0,45 MPa por segundo.
37
b) Densidade e porosidade aparentes
A determinação da densidade e da porosidade aparentes baseia-se no
princípio de Arquimedes. Inicialmente será obtida a massa seca (ms) dos corpos de
prova, que serão posteriormente imersos em água por um período de 24 horas para
que ocorra a saturação. Decorrido este período serão, então, determinados os
valores da massa imersa (mi) e massa úmida (mu). Assim, serão calculados os
valores da densidade aparente (DA) e porosidade aparente (PA), conforme as
equações 16 e 17, respectivamente. Sendo ρL a densidade do líquido utilizado no
ensaio (no caso, a água, ρágua = 1,0 g/cm3).
%& = '( ) *+(*,�*-). (16)
/& = 100 )(*,�*+)(*,�*-). (%) (17)
c) Absorção de água por capilaridade
A absorção de água por ascensão capilar será obtida conforme as
prescrições da NBR 9779:2012 (Argamassa e concreto endurecidos – Determinação
da absorção de água por capilaridade).
Após a cura, os corpos de prova serão secos em estufa, onde se obterá a
massa seca (34) e com o valor da massa saturada (3456) obtida após a realização
do ensaio, determina-se a absorção de água por capilaridade (C), em g/cm², dada
pela Equação 18. Onde S representa a área da seção transversal do corpo de prova
em cm². Adicionalmente será determinada a altura de ascensão capilar, conforme a
mesma normatização.
� = *+78�*+9 (18)
5.2.4 Técnicas Eletroquímicas para a Avaliação do Estado de Corrosão das
Armaduras
A evolução do processo de corrosão das armaduras bem como do
restabelecimento da camada passivadora será monitorada por meio das técnicas
38
eletroquímicas de potencial de corrosão (Ecorr) e espectroscopia de impedância
eletroquímica (EIE).
5.2.4.1 Potencial de Corrosão
A avaliação do potencial de corrosão das armaduras será utilizada para
monitoramento do processo corrosivo (ataque por cloretos e carboatação) e para
verificação do reestabelecimento da camada passivadora, após recuperação. Serão
conectados fios flexíveis às pontas expostas das barras de aço e essas conexões
serão, então, envolvidas com fita isolante e posteriormente serão revestidas com
resina epóxi para proteger do processo corrosivo (RIBEIRO, 2010; MOTA, 2016).
Na presente pesquisa será utilizado como eletrodo de referência, o eletrodo
de calomelano saturado (ECS) conectado a um multímetro. Como critério de
avaliação, considerar-se-á os valores Ecorr menos eletronegativas que -124mV
(ECS), que indicam estado de passivação das armaduras. Este monitoramento
também será realizado após o tratamento, sendo feitas até o final do período de
despolarização das armaduras. A despolarização é completa quando os valores de
Ecorr estabilizam-se (RIBEIRO, 2009).
5.2.4.2 Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE)
A EIE será utilizada para monitorar o estado da armadura, verificando a
evolução do estado passivo ou ativo. Para tanto será aplicada, por meio de um
potenciostato, uma corrente alternada, com determinada frequência, no eletrodo
(armadura) (ARAÚJO, 2017). A resposta do eletrodo vai para o detector de
respostas de frequência, que encaminha os dados para o computador para
processamento (ARAÚJO, 2009).
Devido à complexidade dos resultados, gerando arcos sobrepostos de
fenômenos simultâneos e ruídos associados à heterogeneidade das amostras, será
utilizado um novo método para monitorar o processo de corrosão, proposto por
Ribeiro e Abrantes (2016), na qual a análise é baseado na freqüência angular de
relaxamento característico de cada fenômeno e a associação de capacitâncias e
freqüências típicas.
Após o término dos ensaios de potencial de corrosão e EIE, as armaduras
serão extraídas dos corpos de prova e passarão novamente por um processo de
39
limpeza, conforme estabelece a ASTM G-1/03. Posteriormente as mesmas serão
pesadas, obtendo, assim, a perda de massa ocasionada pelo processo corrosivo.
Com este valor da perda de massa (W), em grama, é possível calcular a taxa de
corrosão (TC), conforme equação 19:
:� = ;.=&.>.? (19)
Sendo: K=constante (para TC em μm/ano, K = 8,76 x 107 ou para TC em g/m².ano,
K = 8,76 x 107.D); A = área de exposição (cm2); T = tempo de exposição (h) e; D =
densidade (aço CA-50, D = 7,85 g/cm3).
5.2.5 Ensaios de Carbonatação e Realcalinização
5.2.5.1 Carbonatação
A carbonatação dos corpos de prova será realizada de forma acelerada em
uma câmara de carbonatação QUIMIS, disponível no LEDMa/UFBA, com controle da
temperatura e do teor de dióxido de carbono.
Os corpos de prova serão monitorados por meio de técnicas eletroquímicas
(potencial de corrosão e espectroscopia de impedância eletroquímica) até que a
camada carbonatada atinja a armadura, despassivando-a. O ensaio de
carbonatação seguirá os procedimentos previstos pela ISO 1920-12:2015 (Testing of
concrete – Part 12: Determination of the carbonation resistance of concrete –
Accelerated carbonation method), com ciclos xxxx, concentração de CO2 igual a
YY% e temperatura de ZZºC.
A determinação da espessura carbonatada será feita através da inspeção
visual, utilizando solução aquo-alcóolica contendo indicador químico de pH
(fenolftaleína). Para tanto, os corpos de prova de concreto serão rompidos por
compressão diametral, conforme a NBR 7222:2011 (Concreto e argamassa -
Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova
cilíndricos), com posterior aspersão da solução, quando será observada a mudança
de cor e a alteração ou não do pH do concreto (MOREIRA, 2006).
O indicador fenolftaleína possui ponto de viragem do pH em torno de 9, o que
possibilita identificar visualmente a região carbonatada, de pH inferior a 9,0 (incolor),
e a não carbonatada, com pH superior a 9,0 (coloração rósea-avermelhada). Essa
40
metodologia é estabelecida pelo procedimento RILEM CPC-18, visto que esse é o
processo mais simples e de menor custo para determinação da profundidade de
carbonatação (ARAÚJO, 2017). A profundidade carbonatada será determinada
através da análise de imagens e com o auxílio do software AUTOCAD.
5.2.5.2 Realcalinização Química e Eletroquímica
A realcalinização dos corpos de prova carbonatados será feita pelos métodos
químico e eletroquímico, após a confirmação da despassivação das armaduras por
meio de técnicas eletroquímicas (potencial de corrosão e EIE).
A realcalinização química será realizada por absorção e difusão das soluções
alcalinas nas superfícies dos corpos de prova carbonatados, sendo utilizadas
diferentes soluções.
Reus (2017) testou vários métodos para a aplicação das soluções alcalinas
no concreto e verificou que o uso da manta impregnada pela solução e a imersão
das amostras nas soluções apresentavam bons resultados, mostrando que os
métodos de aplicação em spray ou trincha não são muito efetivos para
realcalinização.
Apesar de os resultados obtidos em amostras imersas em solução alcalina
terem apresentado resultados satisfatórios em estudos recentes (REUS, 2017), no
presente trabalho será realizada a aplicação de mantas contendo a solução, por ser
uma técnica aplicável tanto em laboratório quanto em estruturas em campo, o que
não ocorre na imersão.
O método da manta impregnada, segundo Reus (2017), consiste em aplicar
sobre a superfície do concreto uma manta de polietileno tereftalato (PET),
comumente utilizada em sistemas de drenagem, saturada de solução alcalina. As
amostras serão envoltas com a manta e plástico filme (REUS, 2017).
A realcalinização eletroquímica se baseará em estudos recentes (FONTES) e
nas recomendações da NACE SP0107 (2017). As armaduras serão conectadas ao
polo negativo e a malha de titânio ao polo positivo da fonte, estando todo o sistema
imerso no eletrólito (RIBEIRO, 2009), sendo, então, aplicado um campo elétrico
entre a armadura (cátodo) e a malha de titânio (ânodo). De acordo com Lourenço
(2014) a densidade de corrente utilizada deve variar entre 0,5 a 2 A/m2 de superfície
do concreto.
41
Apesar dos valores sugeridos na literatura, a escolha da densidade de
corrente e do tempo de polarização ainda é difícil, pois, as propriedades do concreto
afetam a carga total (YEIH; CHANG, 2005). A carga total requerida é geralmente de
40 a 200 Ah/m2 (LOURENÇO, 2014), sendo determinada multiplicando-se a
densidade e o tempo de corrente (RIBEIRO et al., 2013). Esses valores são apenas
indicações aproximadas, pois, a corrente aplicada, a densidade e o período de
tratamento, na realidade, dependem das características do material, bem como de
fatores geométricos (BERTOLINI; CARSANA; REDAELLI, 2008). Lourenço (2014)
afirma que a duração do tratamento varia de alguns dias a semanas, pois depende
da profundidade de carbonatação, espessura do cobrimento, qualidade do concreto,
geometria das armaduras e dos valores operacionais utilizados no tratamento, como
a densidade de corrente. Em todos os casos, a densidade de corrente não deverá
exceder a 4 A/m2 da área de superfície do aço, e a voltagem deverá ficar entre 30 e
50 V (NACE SP0107, 2017).
De acordo com a recomendação NACE SP0107 (2017), ocorre um tratamento
mínimo da realcalinização utilizando uma densidade de carga por unidade de área
do aço de 200 Ah/m2. A realcalinização é verificada por meio de indicadores de pH,
e a NACE SP0107 (2017) sugere o uso fenolftaleína, entretanto, Ribeiro et al. (2013)
utilizam a timolftaleína, pelo fato deste apresentar ponto de viragem superior ao da
fenolftaleína e, por isso, será utilizado nesta pesquisa.
A NACE SP0107 (2017) sugere que a coloração ao redor da armadura, que
indica pH elevado, esteja a uma distância de, no mínimo, 10 mm ou o equivalente ao
diâmetro da barra. O tratamento será constantemente monitorado e será
considerado completo quando a região realcalinizada atingir toda a espessura do
cobrimento e um raio mínimo de 10mm no entorno da região exposta da barra.
Durante o tratamento, haverá o monitoramento de corrente, da tensão e da
carga total, de forma a estimar o tempo de tratamento e eficiência da realcalinização
eletroquímica. Como a eficiência da realcalinização está relacionada à densidade de
carga passante, tem-se aplicado empiricamente valores entre 200 a 450 A.h/m², que
correponde a uma densidade de corrente de 1 A/m² em relação à superfície do aço,
por um período de uma a três semanas (BERTOLINI et al., 2008). Estes valores
servirão de base para determinar quando a aplicação do tratamento será finalizada,
seguindo recomendações de RIBEIRO et al. (2010a).
42
O monitoramento da frente de realcalinização será realizado por meio da
aplicação de solução de timolftaleína, cujo ponto de viragem situa-se entre 9,3 e
10,5 e, quando o pH está acima desse ponto de viragem, a solução muda de incolor
para azul. A escolha dessa solução em substituição à de fenolftaleína se deu em
função do seu ponto de viragem indicar maior alcalinidade, mostrando-se mais
apropriada para verificação da eficiência do tratamento, já que a alta alcalinidade é
uma condição necessária para repassivação das armaduras (RIBEIRO, 2009).
Após finalizar o tratamento, o sistema será desmontando e removido da
estrutura realcalinizada e será verificada a eficiência da realcalinização, quanto à
repassivação das armaduras, com o uso de técnicas eletroquímicas (potencial de
corrosão e EIE).
5.2.6 Ataque por Cloretos e Extração Eletroquímica
5.2.6.1 Ataques por Cloretos
O ataque por cloretos das amostras armadas de concreto será feito a partir de
ciclos de imersão e secagem, que segundo estudos de RIBEIRO (2010), se mostrou
mais eficiente que a exposição em névoa salina (salt spray). Os corpos-de-prova
passarão por ciclos sucessivos até que os cloretos atinjam a armadura e seja
confirmada a sua despassivação, o que ocorrerá por meio de medidas
eletroquímicas (potencial de corrosão e EIE).
A avaliação da frente de cloretos será realizada utilizando o indicador à base
de nitrato de prata. O nitrato de prata de prata reage com os cloretos formando um
composto esbranquiçado/prateado decorrente da precipitação do cloreto de prata.
Os corpos de prova que sofreram ataque por cloretos serão rompidos por
compressão diametral, conforme a NBR 7222:2011 (Concreto e argamassa -
Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova
cilíndricos) e nestas faces fraturadas será feita aspersão de solução de nitrato de
prata, como ilustrado na Figura 11.
A área na qual não há a presença de cloretos adquire uma coloração escura,
amarronzada. Desta forma é possível identificar, a partir do contraste de cores, a
profundidade alcançada pelos cloretos no concreto (FIGUEIREDO et al. 2014;
43
FRANÇA, 2011). Essa técnica consiste em um método qualitativo para identificar a
presença e o avanço da frente de cloretos livres na matriz cimentícia.
Figura 11. Procedimento de aspersão de nitrato de prata.
FONTE: XXXXX Mota (2011).
A avaliação da profundidade dos cloretos será realizada com o auxílio do
software AUTOCAD 2014 e, através da relação entre uma imagem digital e o corpo
de prova serão tomadas sete medidas de cada lado das laterais dos corpos de
prova, afastadas 4 cm do topo e da base, em metodologia adotada por Mota (2016)
e Silva (2017).
5.2.6.2 Extração Eletroquímica de Cloretos
A técnica será aplicada em corpos de prova de concreto armado submetidos
ao ataque por cloretos após comprovada a despassivação da armadura através de
técnicas eletroquímicas. A remoção eletroquímica de cloretos é um tratamento
temporário, sendo executado por um tempo limitado (normalmente de quatro a oito
semanas), e, após finalizado, o sistema é desmontado e removido da estrutura
(NACE, 2001).
A carga total utilizada e, consequentemente, a duração do processo,
dependem da quantidade e distribuição de cloretos presentes no concreto, assim
como a densidade de corrente utilizada depende da resistividade do concreto e do
cobrimento sobre as armaduras (NACE, 2001).
Seguindo as recomendações da NACE (2001), durante o tratamento haverá o
monitoramento de corrente, da tensão e carga total, de forma a estimar o tempo de
44
tratamento e eficiência da dessalinização. Todas as conexões serão seladas para
evitar a corrosão, as zonas de leitura serão marcadas e acessíveis para permitir a
medição durante tratamento.
Será instalado um sistema de ânodos temporários sobre a superfície do
concreto e todas as conexões elétricas serão feitas, o retificador será ligado e a
densidade de corrente será definida de acordo com a área de superfície de concreto
de 1 A/m2. Se for utilizada uma unidade regulada por tensão, a tensão será ajustada
até a densidade de corrente de 1 A/m2 ser atingida. A tensão máxima do sistema
deverá ser mantida abaixo de 50 volts por razões de segurança. O nível de corrente
inicial (1 A/m2) deverá ser mantido por um período de quatro semanas antes da
tensão do sistema atingir o máximo predefinido.
À medida que o teor de cloretos diminuir, a resistividade elétrica do concreto
aumentará. Como a fonte de alimentação procura manter uma corrente constante, a
tensão do sistema será aumentada ao longo do tempo até a tensão máxima
predefinida ser alcançada. Atingido a tensão máxima, essa deverá ser mantida
constante e a corrente diminuirá à medida que a extração de cloretos ocorra e a
resistividade elétrica do concreto continuará a aumentar. A densidade de corrente
geralmente deverá ser mantida abaixo de 2 A/m2 da área de superfície do concreto
para evitar danos ao concreto, ficando na faixa de 0,5 a 1 A/m2. Em todos os casos,
a densidade de corrente não deverá exceder a 4 A/m2 da área de superfície do aço,
e a voltagem deverá ficar entre 30 a 50 V (NACE SP0107, 2017).
Durante os dois primeiros dias de tratamento, a tensão e a corrente deverão
ser medidas uma ou duas vezes por dia. Quando a tensão e a corrente se
estabilizarem, as medidas poderão ser reduzidas para uma vez por dia ou uma vez a
cada dois dias (NACE, 2001).
Uma carga de 150 a 400 Ah/m2 representa aproximadamente 25% da carga
total utilizada para completar o tratamento na maioria dos casos (NACE, 2001). A
NACE (2001) estabelece critérios para a determinação do fim do tratamento e
critérios de aceitação do tratamento, de acordo com a quantidade de cloretos dentro
do concreto, a carga total (Ah/m2), a relação cloreto/hidroxila e o monitoramento do
potencial de corrosão e da taxa de corrosão, sendo que, na maioria das situações, o
tratamento é concluído quando um dos critérios é alcançado apesar de que, em
muitos casos, todos esses critérios são alcançados quase que simultaneamente
45
(NACE, 2001). No presente estudo serão considerados os critérios de aceitação
estabelecidos pela NACE (2001).
O tratamento deverá continuar até que o teor de cloretos dentro do concreto
na proximidade do aço diminua até um nível pré-determinado. Os valores utilizados
para essas medições de teor de cloretos em água deverão ser menores que 0,2 a
0,4% em peso de cimento, em uma profundidade de cloretos igual a 2,5 cm, ou o
equivalente a um diâmetro da armadura de aço (NACE, 2001).
Para a quantificação do teor de cloretos, serão coletas amostras de concreto
em pó, em diversas profundidades de concreto até a profundidade do aço
(cobrimento). As amostras são coletadas cuidadosamente para evitar a
contaminação e, devido à natureza não homogênea do concreto, serão feitas
diversas amostragens, permitindo uma análise estatística mais criteriosa. O
tratamento será interrompido quando o teor de cloretos atingir os limites
estabelecidos pela NACE (2001), isto é, uma razão cloreto/hidroxila nas
proximidades do aço, inferior a 0,6%.
O critério mais comum para garantir o tratamento é utilizar o mínimo de 600 a
1.500 Ah/m2 (NACE, 2001).
Após o tratamento, serão utilizadas técnicas eletroquímicas (EIE e potencial
de corrosão), sendo determinada a taxa de corrosão, apesar da técnica de
determinação do potencial de corrosão possuir limitações devido à polarização da
armadura e o tempo necessário para a despolarização. A NACE (2001) sugere que
as medidas de potencial de corrosão sejam efetuadas aproximadamente seis meses
após o tratamento para permitir a despolarização.
Os corpos de prova submetidos à técnica de dessalinização também serão
rompidos por compressão diametral, conforme a NBR 7222:2011 e nestas faces
fraturadas será feita aspersão de solução de nitrato de prata, como ilustrado na
Figura 11.
5.2.7 Ensaios Complementares
Alguns ensaios complementares serão realizados com o intuito de
compreender os efeitos colaterais ocasionados pelas técnicas, entre eles a RAA e a
perda de aderência aço-concreto. Dentre as técnicas de avaliação da qualidade do
concreto como uma barreira física à ocorrência de corrosão serão realizadas a
46
resistividade elétrica do concreto e o ultrassom, para verificar as consequências dos
tratamentos no concreto. No intuito de completar as análises também será verificada
a morfologia dos concretos, por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV),
antes e após os tratamentos.
5.2.7.1 Reação álcalis-agregado (RAA)
A avaliação da reação álcalis-agregado (RAA) será realizada através da
avaliação da expansão em barras de argamassa, conforme estabelece a NBR
15577:2008 (Agregados – Reatividade álcali-agregado). O método consiste em
determinar a variação do comprimento de barras de argamassa ao longo do tempo
quando submersas em solução alcalina de hidróxido de sódio (NaOH). A expansão
de cada barra de argamassa é expressa pela diferença entre seu comprimento na
idade considerada e seu comprimento inicial, divididos pelo comprimento efetivo da
barra, gerando um resultado expresso em porcentagem. No estudo, serão
confeccionados corpos de prova de concreto, confirmando a presença de agregados
reativos de acordo com o que estabelece a norma e, posteriormente, os corpos de
prova submetidos aos tratamentos de realcalinização e dessalinização serão
analisados visualmente para verificar se houve o desenvolvimento de RAA após os
tratamentos.
5.2.7.2 Avaliação da aderência aço-concreto (ensaio de arrancamento)
O ensaio de arrancamento direto ou pull-out test será realizado para verificar
a aderência entre a armadura e o concreto após os tratamentos de realcalinização e
dessalinização. O teste consiste no arrancamento direto da armadura do concreto no
estado endurecido, obtendo-se, assim, a força de aderência e o deslocamento das
barras de aço.
O ensaio será realizado através de um protótipo desenvolvido no
LEDMa/UFBA (Figura 12), composto por dois apoios comuns com duas hastes de
metal rosqueadas, uma chapa de suporte fixa e outra móvel, um cilindro hidráulico
vazado, uma célula de carga, um conjunto de roscas e um extensômetro. O
mecanismo de funcionamento consiste em colocar o corpo de prova entre os
suportes, sendo o suporte móvel regulado de modo que fique perfeitamente alinhado
ao concreto, sendo fixado com as roscas. Um cilindro vazado contendo a célula de
47
carga e confinado pela chapa de metal é acoplado a este sistema, e fixado ao corpo
de prova. Na execução do ensaio, o cilindro hidráulico exerce uma força vertical para
cima, o que força o concreto contra a chapa que está presa e na medida que o curso
do cilindro sobe, a força é determinada pela célula de carga e o deslocamento é
medido pelo extensômetro.
Figura 12. COLOCAR FOTO DO APARATO
O conjunto hidráulico que faz parte do sistema é constituído por uma bomba
manual, com capacidade de óleo de 596cm³ e pressão de trabalho de 700 Bar, e por
um cilindro hidráulico de haste vazada com capacidade de até 30 toneladas e curso
hidráulico de 64 mm.
A célula de carga é um sensor de saída analógica usado para determinar a
força durante o processo de arrancamento, sendo fabricada em aço carbono, e com
capacidade de 30 toneladas. O LVDT (“Linear Variable Differential Transformer”)
utilizado para medir os deslocamentos relativos entre a barra de aço e o concreto,
possui 10 mm de curso. Nas coletas de dados é utilizado um hardware e software, o
Arduíno, modelo UNO, com um leitor de célula de carga (módulo HX711) capaz de
aumentar a sensibilidade da leitura da célula de carga.
5.2.7.3 Análise Microestrutural (MEV
A técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) será utilizada para
analisar a microestrutura do concreto após as técnicas de realcalinização e extração
eletroquímica serem realizadas.
O MEV é uma técnica que utiliza feixes de elétrons, que varrem a superfície
da amostra, ocasionando a emissão de elétrons secundários que formam a imagem
48
a ser analisada (RIBEIRO, 2010). As amostras que não são condutoras, como no
caso do concreto, devem ser revestidas com uma camada condutora de ouro ou
carbono.
Adicionalmente, serão feitas análises químicas pontuais, utilizando os
detectores de sinais EDS (Energy Dispersive X-ray Detector, EDX ou EDS) que
permitirá uma melhor identificação das fases observadas nas micrografias (LUIZ et
al., 2015). Esse procedimento será feito antes e após a aplicação das técnicas
realcalinização e extração eletroquímica.
5.2.7.4 Resistividade Elétrica
A resistividade elétrica do concreto será avaliada em corpos de prova
cilíndricos (10 cm x 20 cm), em condição saturada. O equipamento utilizado será o
Resipod, do fabricante Proceq, disponível no LEDMa. Este equipamento opera com
uma corrente alternada máxima de 200 μA, 40 Hz a 38 V máximos, sendo capaz de
medir amplitudes de resistividade entre 1 KΩ.cm até, aproximadamente, 1000
KΩ.cm. A técnica de medição utilizada se baseia no princípio de Wenner de quatro
pontos, na qual o espaçamento entre as sondas é de 50 mm.
Para a realização do ensaio é necessário que a superfície do concreto esteja
limpa, sem a presença de óleos e que as pontas das sondas estejam molhadas para
garantir o contato elétrico entre o equipamento e o concreto (MOTA, 2016). Segundo
procedimento baseado na AASHTO TP 95-14 serão realizadas marcações no topo
dos corpos de prova, nas posições 0°, 90°, 180° e 270° e também na altura média,
para que os eletrodos possam ser alinhados (SILVA, 2017).
Os corpos de prova serão submetidos ao envelhecimento por ciclos, através
de semiciclos de imersão e secagem. A solução utilizadas nos semiciclos de imersão
apresentam concentração de cloreto de sódio igual a 3%, com duração de 2 dias e
os semiciclos de secagem ocorrerão em estufa ventilada a 50ºC, durante 5 dias
(SILVA, 2017). As medições de resistividade elétrica serão realizadas após os
semiciclos úmidos, num total de sete ciclos de molhagem e secagem, conforme
trabalho desenvolvido por Mota (2016).
49
5.2.7.5 Velocidade de Propagação do Pulso Ultrassônico
O ultrassom é uma técnica que se baseia na medição da velocidade com que
uma onda sonora, com frequências entre 20 e 300 KHz, se propaga através do
concreto (RIBEIRO et al. 2014) e possibilita analisar a qualidade do concreto quanto
à densidade, porosidade e deformabilidade, através da velocidade do pulso
ultrassônico (V) dado pela equação 20, sendo L o comprimento do corpo de prova e
t o tempo decorrido entre a emissão e a recepção do pulso ultrassônico.
@ = (6 (20)
A velocidade de propagação das ondas ultrassônicas depende das
características do concreto, possibilitando avaliar a qualidade do concreto. A norma
inglesa BS EN 12504-4/2000 (Testing concrete - Determination of ultrasonic pulse
velocity) possibilita relacionar a qualidade do concreto com o valor do pulso
ultrassônico de acordo com a Tabela 4.
Tabela 4 - Relação entre o pulso ultrassônico e a qualidade do concreto.
Velocidade longitudinal da onda (Km/s)
Qualidade do concreto
v < 2 Muito ruim
2 < v < 3 Ruim
3 < v < 3,5 Média
3,5 < v < 4 Boa
4 < v < 4,5 Muito Boa
v > 4,5 Excelente
FONTE: Mota (2016).
Será utilizado o aparelho de emissão de ondas ultassônicas Pundit Lab, do
fabricante Proceq, disponível no LEDMa, com banda entre 20 e 500 KHz. Este é
constituído por uma unidade central, que possui um gerador de impulsos elétricos,
um amplificador e um dispositivo eletrônico para medição do tempo até que a
amplitude máxima do pulso ultrassônico atravesse o corpo de prova, do transdutor
emissor até o receptor. O ensaio será realizado de acordo a norma NBR 8802:2013
(Concreto endurecido - Determinação da velocidade de propagação de onda
ultrassônica).
50
5.2.8 Avaliação da Eficiência dos Métodos de Recuperação
A avaliação da durabilidade da realcalinização será realizada por meio da
comparação entre a velocidade de carbonatação do concreto inicialmente moldado
(corpos de prova de referência) e do concreto realcalinizado após este ser
submetido a um novo ciclo de carbonatação.
Com relação à extração de cloretos, quando as estruturas tratadas não estão
suficientemente protegidas e ocorre novamente a contaminação com cloretos, a
corrosão é reiniciada. Segundo a NACE (2001), embora não haja registro de
nenhuma estrutura de campo que foi tratada mais de uma vez, não há nenhum
motivo para o que o tratamento não seja aplicado outras vezes. Porém, do ponto de
vista econômico, é muito mais rentável proteger a estrutura tratada do que aplicar a
técnica de dessalinização novamente (NACE, 2001). Na dessalinização, não será
realizada a comparação da estrutura de concreto sem ataque por cloretos com a que
sofreu dessalinização, visto que mesmo após o tratamento ainda existe a presença
de cloretos em baixas concentrações.
51
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7 RESULTADOS ESPERADOS
A pesquisa fornecerá, como resultados, a avaliação da eficiência dos
tratamentos de realcalinização química, eletroquímica e dessalinização para
diferentes materiais empregados, além da verificação do nível de corrosão na qual
os efeitos deste tratamento são positivos, afim de reparar a estruturas de concreto
sujeitas à carbonatação e ao ataque por cloretos.
Para tal, será avaliado o comportamento dos métodos em função das
características dos materiais empregados (tipos de cimento e soluções), os efeitos
causados na microestrutura do concreto e a durabilidade do processo de
realcalinização quando a estrutura é submetida a outro ciclo de carbonatação.
Desta forma, este estudo contribuirá para que a realcalinização química,
eletroquímica e dessalinização possam ser utilizadas de forma adequada, nas
condições apropriadas para que as estruturas de concreto venham a ser
efetivamente restauradas, aumentando, assim, a vida útil das mesmas.
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8 IMPACTOS
Os impactos causados com o desenvolvimento deste projeto estão listados a
seguir.
8.1 Acadêmico
A pesquisa desenvolvida terá como consequência direta ao menos duas
publicações em periódicos indexados (QUALIS superior a B2), bem como a
participação em eventos científicos nacionais e internacionais para a difusão do
trabalho desenvolvido, afim de consolidar o Programa de Pós Graduação em
Engenharia Civil (PPEC) e o Laboratório de Ensaios em Durabilidade dos Materiais
(LEDMa/UFBA) como referência na produção científica sobre o tema, no país.
8.2 Científico
O trabalho apresentará um elevado aprofundamento científico, possibilitando
um maior entendimento sobre os efeitos da realcalinização e dessalinização no
concreto e sua eficiência de acordo com o nível de corrosão das armaduras, bem
como dos materiais empregados, além de analisar a durabilidade da realcalinização
nas estruturas de concreto carbonatadas.
8.3 Tecnológico
O desenvolvimento deste estudo contribuirá para uma maior difusão da
realcalinização e da dessalinização no meio técnico e na aplicação destas técnicas
de uma forma mais eficaz, contribuindo para uma maior durabilidade das estruturas
de concreto, consolidando, assim, as condições (nível de corrosão, tipo de cimento)
na qual as tecnologias são adequadas.
8.4 Ambiental
O estudo contribuirá para que as estruturas de concreto carbonatadas e
submetidas a ataque por cloretos sejam restauradas efetivamente, prolongando a
vida útil destas, postergando a geração de resíduos de demolição e a
desmobilização de material para novas construções, além da redução da poluição
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visual proveniente da presença de estruturas degradadas no meio urbano. Além
disso, a realcalinização e dessalinização são técnicas de reabilitação não-
destrutivas, não gerando resíduos como nos métodos de reparo tradicionais.
8.5 Social
A pesquisa desenvolvida possibilitará a divulgação das técnicas de
realcalinização e dessalinização, bem como as condições na qual essas técnicas
são eficazes (nível de corrosão, tipo de cimento), para a sociedade. Desta forma,
contribuirá para um aumento da vida útil das estruturas, melhorando a qualidade de
vida de seus usuários.
Além disso, por ser uma técnica não-destrutiva, diminui a geração de
resíduos, contribuindo para que a sociedade tenha um ambiente menos poluído.
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9 CRONOGRAMA
Início: 21/11/2016
Previsão de Término: 20/11/2020
Atividades Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4
1-3 4-6 7-9 10-12 1-3 4-6 7-9 10-12 1-3 4-6 7-9 10-12 1-3 4-6 7-9 10-12
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Atividade realizada
Atividade a ser realizada
LEGENDA:
![Uma História da Educação Matemática na Bahia[1] · PDF fileformados na tradição matemática da Escola Politécnica da Bahia, que lecionavam nas escolas secundárias públicas](https://static.fdocumentos.tips/doc/165x107/5a78fc487f8b9a9d218c971c/uma-histria-da-educao-matemtica-na-bahia1-formados-na-tradio-matemtica-da-escola.jpg)
