5º e 6º aula concreto - patologia e aditivos

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Aditivos para argamassas e concretos

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aula sobre concretos - aditivos e patologias do concreto

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Aditivos para argamassas e concretos

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Histórico

Romanos e incas: albumina (sangue e clara de ovos); álcalis (cal);

Brasil: óleo de baleia; gesso cru e cloreto de cálcio;

Alemanha e França: graxa de cal.

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Introdução

Quarto componente do concreto;

Estados Unidos, Japão e Alemanha, utilizam cerca de 80% de concreto aditivado.

“Aditivos não transformam um concreto mal dosado em um bom concreto. Eles aprimoram certas características positivas do concreto.”

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Ação Química

A Aceleradores

R Retardadores

Ação Física

IAR Incorporador de ar

P Plastificantes

SP Superplastificantes

F Superfluidificantes

IM Impermeabilizantes

Aditivos Para Concreto

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Definições

Aditivos são produtos empregados na elaboração de concretos, argamassas de cimento para modificar certas propriedades do material fresco ou endurecido.

Base orgânica ou inorgânica

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Efeitos Genéricos

Vantagens:

Aumento da trabalhabilidade;

Redução do consumo de água;

Maior resistência;

Redução da água e do cimento;

Aditivos com alto teor de sólidos são mais eficientes.

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Química Aplicada Os produtos com base melamina, naftaleno ou

lignossulfonato atuam principalmente por repulsão eletrostática;

Os aditivos superplastificantes com base de policarboxilatos além de agirem por repulsão eletrostática apresentam outro mecanismo de

ação, conhecido como repulsão estérica.

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Classificação - NBR 11768/92

o Aditivo plastificante (tipo P)

o Aditivo retardador (tipo R)

o Aditivo acelerador (tipo A)

o Aditivo plastificante retardador (tipo PR)

o Aditivo plastificante acelerador (tipo PA)

o Aditivo incorporador de ar (tipo IAR)

o Aditivo superplastificante (tipo SP)

o Aditivo superplastificante retardador (tipo SPR)

o Aditivo superplastificante acelerador (tipo SPA)

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Aditivos não-normalizados:

Agentes inibidores de corrosão; Redutores de retração; Expansores; Agentes impermeabilizantes; Redutor de ar incorporado; Promotor de viscosidade; Redutor de expansão álcali-agregado; Promotor de adesão; Fungicidas, inseticidas e bactericidas; Agentes de cura.

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Aditivos de ação física

Plastificantes (Redutores de água): melhoram a deformabilidade dos concretos frescos;

Incorporação de ar: o diâmetro das microbolhas, de 100 a 300 μm, varia segundo a substância química empregada na fabricação do produto.

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Aditivos de ação química

Aceleradores: facilitam a dissolução da cal e da sílica, nos silicatos, e da alumina, nos aluminatos. Aceleram fortemente as reações iniciais de hidratação e endurecimento, especialmente do C3S.

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Aditivos de ação físico-química

Retardadores: retardam a osmose da água nos grãos de cimento, agindo por defloculação e adsorção.

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Emprego dos aditivos

Plastificantes (Redutores de água)

Maior resistência mecânica;

Maior impermeabilidade e durabilidade;

Minimização de retração, fissuramento e exsudação;

Melhor proteção e aderência da armadura;

Fácil adensamento e bombeamento;

Melhor aspecto, em caso de concreto aparente.

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Mecanismo de ação:

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Pasta de cimento sem aditivo Pasta de cimento com aditivo

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Superplastificantes: indicados para misturas relativamente ricas em cimento.

Ideais em casos de armaduras densas, bombeamentos, concretos aparentes de alta resistência

Permitem reduzir consideravelmente a relação /cimento;

não alteram o tempo de pega do concreto.

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Mecanismo de ação:

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Retardadores / plastificantes:

Os retardadores têm a função de retardar a hidratação inicial dos grãos de cimento;

Também plastificam a mistura;

Permitem maior tempo de manuseio do concreto;

Inibem o surgimento de juntas frias;

Permitem a concretagem das peças de difícil acesso e vibração.

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SILICATOS

ALUMINATOS

Dissolução

CaO

Película Baixa

permeabilidade

RESISTÊNCIA

PEGA

Mecanismo de ação:

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Aceleradores:

Empregados quando o concreto necessita ser solicitado a curto prazo;

Reduzem o tempo de desforma;

Os aceleradores à base de cloreto são os mais eficientes;

Quanto maior o consumo de cimento, maior a eficiência do acelerador.

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SILICATOS

CARBONATOS

Precipitação

C-S-H Sólido-gel RESISTÊNCIA

Precipitação

CaCO3

Retarda

C3A PEGA

Mecanismo de ação:

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Influência dos aditivos plastificantes sobre a resistência de

concretos de mesma relação a/c

Resis

tência

mecânic

a

Dias Meses Anos

Plastificante

Acelerador

Retardador

Sem aditivo com consistência mais seca

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Incorporadores de Ar:

Maior plasticidade;

Impermeabilidade e resistência aos ataques químicos de águas agressivas;

Menor segregação e exsudação;

Função primordial de suprir a deficiência de finos;

A plasticidade conferida permite reduzir a quantidade de água;

Resistência ao ataque dos sulfatos.

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das micro bolhas

100 a 500 m

Zona de concreto protegida da ação do gelo

Micro bolhas de ar Zonas desprotegidas por estarem

distantes das micro bolhas

Mecanismo de ação:

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Aditivos impermeabilizantes

• Substâncias mais comuns

o Ácido estereático

o Ácido caprílico

o Ácido oleico

o Emulsão de cera

o Emulsão betuminosa

o Ácido cáprico

o Estereato de cálcio

o Estereato de alumínio

o Resina hidrocarbonada

• Mecanismo principal de ação

o Agem sobre a natureza da superfície do conglomerado

o São hidrófugos

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Agentes de cura

• Uso recomendado

o Locais onde a cura úmida com água é impraticável

• Mecanismo principal de ação

o A evaporação do solvente propicia a formação de uma película contínua que impede a evaporação da água de amassamento.

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Aplicação do agente de cura

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Aditivos expansores

• Usos recomendados

o Ancoragem de equipamentos

o Restauração de estruturas degradadas

• Cimentos expansivos

o Cimento Portland comum + aditivo expansor

o Aditivo expansor – reduz ou elimina os inconvenientes da

retração (fissuração)

• Retração compensada

• Auto compressíveis

• Mecanismo de ação

o Formação de etringita

o Formação de Ca(OH)2 e Mg(OH)2

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PATOLOGIAS DO CONCRETO

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Introdução

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• Os ataques químicos e ambientais acontecem quando o concreto se torna vulnerável, com baixa resistência proveniente da alta porosidade, fissuração e insuficiente cobrimento de armaduras

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Introdução

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• Origem:- falha de projeto; -execução; -uso inadequado; - falta de manutenção.

• Causas:- sobrecargas; -impactos; -abrasão, -movimentação térmica; -concentração de armaduras; -retração hidráulica e térmica, -alta relação água/cimento; -exposição a ambientes marinhos; -ação da água; -excesso de vibração; falhas de concretagem; -falta de proteção superficial.

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Patologia

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• Agressões podem ser: Físicas: variação de temperatura, umidade; Químicas: carbonatação, maresia, chuva ácida, corrosão, ataques de sulfatos; ataque de ácidos; águas brandas e resíduos industriais (cloretos); Biológicas: micro-organismos, algas, solos e água contaminada;

• Sintomas:

Fissuras, -eflorescências, -desagregação, -lixiviação, -manchas, -expansão por sulfatos, -reação álcalis-agregado

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Classes de agressividades de ambientes

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Classe I – rural ou menos problemático; Classe II – urbano; Classe III – marinho ou industrial; Classe IV – polos industriais, os mais agressivos; Auxilia o projetista de estruturas ao: Dimensionamento correto, especificar o cobrimento das armaduras, e elaborar recomendações sobre o traço do concreto, relação água/cimento, compacidade.

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Causas de Patologia

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Segundo Antônio Carmona Filho:

1º Cobertura insuficiente das armaduras;

2º Falhas de execução;

3º Agressividade dos ambientes;

4º Falhas de projeto

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Degradação das Estruturas

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• Processo de corrosão se acelera entre 60 a 80 vezes em atmosferas industriais (produzem cloro, soda, celulose, fertilizantes, petróleo, químicas, ETEs...), comparados com meio rural;

• Zonas industriais contaminadas por gases e cinzas (H2S, SO2, NOX) reduz alcalinidade do concreto e aumenta a velocidade de carbanotação, destruindo a película passivadora que protege o aço;

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Degradação das Estruturas

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• Orla Marinha (corrosão de 30 a 40 vezes superior que meio rural).

• Lugares com elevados índice de poluição e Chuvas ácidas e CO2, microclimas (garagens de edifícios, reservatório de água clorada). Meio rural = 8 anos, litoral = 2 anos.

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Causas de Patologias em alguns países

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“Grande parte dos problemas está na falta de

compatibilidade entre o planejamento e o

projeto.” Cesar Henrique Daher

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Estrutura do Concreto

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• Proporciona dupla proteção às armaduras: alcalinidade (capa passivadora para o aço); a massa do concreto, (barreira física separa o aço do contato direto com o meio);

• Compacidade do concreto - propriedade para resistir à penetração dos agentes externos, diminui a carbonatação, ataque de cloretos e sulfatos; diretamente

associada à relação água/cimento, que deve

ser a mais baixa possível.

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Estrutura do Concreto: Execução Criteriosa

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• Evitar mudanças drásticas de temperatura, e secagem prematura.

• Temperatura baixa durante a concretagem (< 7ºC) inibi as reações químicas de endurecimento do cimento e permiti a evaporação da água de mistura.

• Baixas taxas de umidade relativa do ar a evaporação da água pode se alta, tornando-se insuficiente para a reação química do cimento.

É preciso estar atento às condições climáticas, controlando sempre a temperatura e a umidade ideal.

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Estrutura do Concreto: Execução Criteriosa

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• Concreto maturado por 15 a 20 horas submetê-lo a temperaturas mais baixas;

• A velocidade de endurecimento está relacionada à temperatura do concreto. +T, + endurecimento; Vento e temperatura aceleram a evaporação da água.

• A água do concreto se evapora através da superfície úmida (10 a 12 horas) após por difusão (lento) impedir a secagem do concreto durante as primeiras 24 horas.

"A continuidade da cura úmida por mais dias repõe a perda de água por evaporação. A falta de cura úmida do concreto faz com que sua primeira camada perca a água de hidratação, tornando-na fraca, com baixa resistência à abrasão, porosa e permeável aos agentes agressivos", ressalta Granato.

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Normas

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• NBR 6118:2007 - Atenção especial para a durabilidade das estruturas, o cobrimento das armaduras e a relação água/cimento do concreto. O objetivo foi tornar as estruturas mais impermeáveis aos agentes agressivos, aumentando sua vida útil.

• NBR 12655:2006 - incorporou os princípios de redução de permeabilidade do concreto por meio da relação água/cimento, mais resistente ao ataque por cloretos e sulfatos.

• NBR15577:2008 – em relação ao problema da reação álcali-agregado, dedicada a orientar a mitigação deste tipo de manifestação

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Tendências em reparos e recuperação

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• Pontes, túneis, viadutos, estruturas portuárias e off shore os escandinavos técnica de proteção catódica, e reabilitação de estruturas (que passam por processo de Corrosão);

• No setor de infraestrutura e industrial revestimentos uretânicos e poliuréia e inibidores de corrosão que agem por migração;

• Na recuperação a repassivação eletroquímica das armaduras: extração eletroquímica de cloretos e a proteção catódica com zinco termoprojetado.

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Técnica Eletroquímica

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• Extração de cloretos e a realcalinização do concreto;

• Extração de cloretos: remoção dos íons de cloreto do interior do concreto, por meio da indução de uma corrente eletroquímica temporária, que leva à repassivação das armaduras.

• Eletrólito (água da rede de abastecimento ou soluções saturadas de hidróxido de cálcio) evitar que o eletrólito se torne ácido e venha a atacar o concreto, ou formar gás clorídrico, altamente tóxico.

• Eletrodo (ânodo), (malha metálica (geralmente, de aço inoxidável) aderida à superfície do concreto e recoberta por polpa de celulose. A malha metálica é ligada à armadura (que funciona como cátodo) e em seguida, aplica-se uma corrente contínua de baixa intensidade (entre 0,8 a 2A/m²).

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Etapas do diagnóstico

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• Vistoria preliminar

• Anamnese

• Levantamento documental

• Vistoria detalhada

• Ensaios

• Conclusão - Compilação dos dados, análise criteriosa e parecer final. Equipe multidisciplinar para realizar a análise e o parecer.

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Reparos da armadura

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Fissuração e destacamento de concreto dos pilares de borda de condomínio residencial devido à corrosão das armaduras do concreto (carbonatação, e pequeno cobrimento das armaduras)

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Reparos da armadura

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• 1. Pilar de borda (fachada) fissuração e destacamento de concreto;

• 2. Reparo corte da área afetada e a escarificação do concreto;

• 3. Limpeza do substrato com água potável e pulverizador;

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Reparos da armadura

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• 4. Aplicar uma argamassa cimentícia tixotrópica, modificada com polímeros e, preferencialmente, reforçada com fibras, que recebe depois o acabamento com desempenadeira de madeira;

• 5. Uma manta de cura molhada com água é aplicada sobre a argamassa umidade 7 dias evita evaporação da água de amassamento e a fissuração.