A Reabilitao de Estruturas de Beto com Argamassas de Retraco Controlada

Nelson Moreira Lusomapei, S.A.

Portugal n.moreira@mapei.pt

Joo Pedro Couto Universidade do Minho

Portugal jpc@civil.uminho.pt

Armanda Maria Couto Doutoranda Portugal

amcouto@sapo.pt

Resumo: O beto quase sempre um material presente nas obras de Engenharia Civil mas, s vezes no concebido, produzido e colocado nas devidas condies. A durabilidade das obras de beto no uma caracterstica mensurvel cujo controlo indica uma durao de utilizao. Para preservar o nosso patrimnio imobilirio absolutamente necessrio estar apto a compreender o mecanismo de degradao do beto de forma a indicar qual a tcnica de interveno mais correcta. De entre as vrias tcnicas de reabilitao de estruturas de beto esta comunicao focaliza-se na utilizao de argamassas de retraco controlada. Palavras chave: Patologias, Reabilitao de estruturas de beto, Argamassas de

retraco controlada.

1. INTRODUO De entre as vrias tcnicas de reabilitao de estruturas de beto esta comunicao focaliza-se apenas na utilizao de argamassas de retraco controlada. Numa das suas publicaes, Bauer [1] refere o Cdigo de HAMURABI que data de 1.800 A.C. que traduz em cinco regras bsicas, a forma encontrada na poca para diminuir os acidentes na construo:

Se um construtor fizer uma casa para um homem e no fizer firme, e se o seu colapso causar a morte do dono da casa, o construtor deve morrer;

Se causar a morte do filho do dono da casa, o filho do construtor dever morrer; Se causar a morte de um escravo do proprietrio da casa, o construtor dever dar ao

proprietrio um escravo de igual valor; Se a propriedade for destruda, ele dever restaurar o que foi destrudo por sua

prpria conta;

Se o construtor fizer a casa para um homem e no fizer de acordo com as especificaes, e uma parede cair, o construtor reconstituir a parede por sua conta.

No h registos se a aplicao do cdigo contribuiu para a diminuio da sinistralidade, mas certamente contribuiu para a diminuio do nmero dos maus construtores e a eliminao da possibilidade da repetio contnua dos mesmos erros. Com a evoluo das sociedades e do conhecimento, temos hoje um conjunto de ferramentas que, embora menos penosas fisicamente, so igualmente exigentes no cumprimento dos requisitos de durabilidade. Hoje, existe vasta legislao e know-how cientfico que nos permite projectar uma estrutura de beto com uma vida til de projecto de 100 anos face s aces ambientais [2] [3]. 2. A DEGRADAO DAS ESTRUTURAS DE BETO Uma estrutura de beto, durante o seu perodo de vida til, deve estar apta a cumprir com os requisitos, a nvel de segurana, qualidade das condies de servio e a durabilidade, definidos no Caderno de Encargos. Infelizmente, muitas estruturas de beto, por diversos motivos, so alvo de intervenes de manuteno ou reparao aps poucos anos em servio. As causas da degradao do beto tm principalmente duas origens: erros humanos e causas naturais [4]. 2.1 Erros humanos Estes erros podem surgir quer na fase da concepo da estrutura, quer na fase da construo. Na concepo da estrutura deveremos ter em conta no s as cargas de servio a que a estrutura vai estar sujeita, um projecto estrutural pormenorizado, mas tambm considerar a classe de exposio ambiental a que o beto vai estar sujeito. Esta classe de exposio ambiental define a dosagem mnima de ligante e a mxima relao gua/ligante do beto. Com estes dados definimos a classe de resistncia que devemos considerar para o beto a utilizar. normal verificar que estruturas realizadas junto orla martima e em zonas sujeitas ao ciclo gelo/degelo no tiveram em considerao uma correcta definio da classe de exposio ambiental. Na fase da construo devemos ter em considerao a composio, colocao, cura e compactao do beto, recobrimento das armaduras, m interpretao do projecto e deficiente qualidade dos materiais utilizados. Nas Figuras 1-4 ilustram-se algumas situaes problemticas com origem em erros humanos.

Figura 1 Fissurao de uma viga

Figura 2 Fissurao de uma viga

Figura 3 Colapso estrutural

Figura 4 Colapso estrutural 2.2 Aces naturais As aces naturais podem ser divididas em trs tipos: aces qumicas, aces fsicas e aces biolgicas. a. Aces qumicas Carbonatao - a reaco qumica entre a cal (desenvolvida durante a hidratao do cimento) e o dixido de carbono presente no ar. Esta reaco forma carbonato de clcio. Aps esta reaco h a reduo do pH do beto de 13,5 para valores inferiores a 9 [5]. A espessura da carbonatao avaliada com um sistema colorimtrico usando fenolftalana diluda em lcool etlico. Se o beto no muda de cor, isso significa que est afectado pelo fenmeno da carbonatao. Se o beto ficar vermelho, significa que no foi penetrado pelo dixido de carbono (Figura 5).

Figura 5 Avaliao da profundidade da carbonatao

Agresso por ies de cloro (CaCl2) - Existem dois tipos de sais cloratos usados durante o Inverno como sais descongelantes: Cloreto de sdio - Este sal desenvolve diferentes formas de agresso contra o beto. O

cloreto de sdio pode causar corroso nas armaduras de reforo e originar reaco lcali-agregados se estes forem reactivos. Este fenmeno caracterizado por um grande aumento de volume podendo originar expanso falncia (rebentamento lascagem) da estrutura de beto (Figura 6) [6].

Figura 6 Estruturas de beto degradadas pela agresso de ies de cloro Cloreto de clcio - Reage sempre com a pasta de cimento criando um perigoso composto:

oxicloreto de clcio. Caracteriza-se por um grande aumento de volume podendo originar expanso falncia (rebentamento lascagem) da estrutura de beto. O ataque do cloreto avaliado com um sistema colorimtrico usando nitrato de prata e fluorescena. Se o beto tende a ficar cor de rosa significa que houve a penetrao de cloreto. Se o beto fica negro significa ausncia de cloreto [6].

Agresso por sais sulfatados - Os sais sulfatados encontram-se no solo, na gua do mar e nos materiais constituintes do beto. Em presena da humidade estes reagem com a pasta de cimento. Desta reaco resultam dois compostos expansivos [5]: Ettringite - O io sulfato reage com a cal formando gesso. O gesso reage com o aluminato

triclcio hidratado (C3A) do cimento desenvolvendo Ettringite que expande causando fendilhao no beto. A Figura 7 mostra o espectro de DRX desta fase.

Figura 7 Difractograma de raios X usado para avaliar a formao de Ettringite Thaumasite - A formao da Thaumasite requer condies ambientais particulares: frio e humidade (T = 05C, H.R > 95%). O gesso formado por reaco qumica entre cal e sulfato. O gesso reage com o silicato de clcio do cimento e dixido de clcio e forma Thaumasite. Esta reaco tem efeito desagregante sobre o beto. A difraco de raios X o sistema analtico mais adequado para avaliar este fenmeno. lcali (Na e K) agregado - Reaco dos lcalis (sdio e potssio) do cimento com diversas formas de slica amorfa presentes em alguns agregados. Esta reaco causa tenses que podem originar expanso e fissuras no beto. b. Aces fsicas Ciclos de gelo-degelo - Quando a gua congela o seu volume sofre um incremento de 9%, que provoca tenses, fissuras e desagregaes (Figura 8). Uma soluo introduzir 4-6% de ar no beto (em funo da classe de exposio ambiental).

Figura 8 Estrutura de beto degradada por ciclos de gelo-degelo Retraco a retraco origina foras de traco; quando estas foras superam a resistncia traco do beto surgem fissuras. Existem dois tipos: Retraco plstica - Inicia-se com a compactao e continua at ao final da aplicao.

causada por fenmenos ligados hidratao da pasta [fixao da gua na cristalizao do silicato hidrato e na formao de hidrxido, desenvolvimento de calor (expanso)], assentamento (armaduras e agregados de grandes dimenses que impedem o assentamento do conjunto), evaporao superficial/exsudao, etc. A retraco plstica origina fissurao que pode aparecer logo nos primeiros 10 a 20 minutos aps a compactao do beto, devido ao assentamento dos componentes slidos da pasta (o afagamento superficial colher ou talocha inadequado porquanto estas fissuras podem atingir vrios centmetros de altura melhor soluo revibrar) ou nos dias seguintes devido evaporao superficial demasiado rpida da gua de amassadura antes que a gua contida no interior possa chegar superfcie (gera presso hidrosttica com deformao vertical e lateral. Quando a ltima contrariada pela aderncia aos moldes, armaduras ou agregados de grandes dimenses, d-se a inevitvel fissurao). Como medida correctiva usar meios que reduzam a evaporao superficial rpida [5].

Retraco higromtrica - Surge desde a descofragem e/ou durante a fase de endurecimento

do beto e continua por toda a vida da estrutura. Produz fissuras no beto, ao longo do tempo, devido a evaporao lenta da gua. A retraco higromtrica torna-se menor, reduzindo a quantidade de gua e cimento da mistura e aumentando a quantidade dos agregados. Como medidas para a reduo deste tipo de retraco podemos considerar: o reforo da matriz cimentcia com fibras sintticas, a adio de agentes expansivos na fase plstica do beto e limitar a evaporao [7].

Temperaturas elevadas - A camada de recobrimento tem que proteger a armadura metlica de reforo e tem de evitar que a sua temperatura mxima exceda os 500C em qualquer ponto. O beto pode resistir, sem danos, at uma temperatura mxima de 500C.

Abraso - A abraso consiste no desgaste por atrito da camada superficial do beto. Baixa relao gua/cimento melhora a resistncia do beto abraso assim como a utilizao de agregados resistentes abraso e a prescrio de um beto, pelo menos, da classe de resistncia C30/37. Eroso - Fenmeno que resulta da aco de agentes dinmicos externos (ar, vento, gua, gelo, seres vivos, etc.). O grau de eroso depende do tipo e potncia do agente erosivo e da qualidade do beto. A Figura 9 ilustra o desgaste por eroso.

Figura 9 Estrutura de beto degradada pela aco de eroso Cavitao - Fenmeno fsico que ocorre em canais quando a velocidade da gua superior a 12m/s e as superfcies de contacto so irregulares. As variaes de presso causam desagregaes das superfcies do beto (Figura 10).

Figura 10 Estrutura de beto degradada pela aco de cavitao

c. Aces biolgicas O fenmeno mais importante a considerar a aco dos esgotos, devido presena do enxofre que transformado em cido (sulfdrico, sulfrico) ou sulfatos, pela presena de microorganismos [4]. No diagrama 1 descreve-se este mecanismo de corroso.

Diagrama 1 Mecanismo de corroso

Outras aces a considerar so as de origem vegetal (razes ou fungos) e as de origem animal (dejectos de aves). 3. O DIAGNSTICO DA ESTRUTURA Na presena de uma estrutura de beto degradada o primeiro passo a dar realizar um levantamento exaustivo e pormenorizado das patologias da estrutura. Este diagnstico deve ser realizado por profissionais devidamente habilitados e com conhecimentos necessrios e suficientes que permitam identificar o tipo e a causa da patologia e a profundidade da degradao. Deve ser elaborado um projecto com a interveno a realizar na estrutura, identificando mtodos para a preparao do suporte, tratamento e substituio das armaduras e mtodos de interveno para a aplicao de argamassas de retraco controlada. No caderno de encargos devem ser definidas as caractersticas dos produtos a ser utilizados, assim como a descrio pormenorizada das tarefas.

Processo anaerbico Processo aerbico

Formao de cido sulfdrico (H2S) Oxidao do cido sulfdrico (H2S) em anidride sulforosa (SO2)

Oxidao da anidride sulfurosa (SO2) em anidride sulfrica (SO3)

Anidride sulfrica (SO3) + gua (H2O)

cido sulfrico (H2SO4)

Corroso das armaduras

4. A PREPARAO DO SUPORTE Aps o diagnstico e o levantamento integral das patologias da estrutura de beto, uma das etapas mais importantes de uma reabilitao , sem dvida, a preparao do suporte. Devemos garantir que todo o beto deteriorado e em fase de destacamento removido at chegar ao suporte slido, resistente e spero. Eventuais intervenes de reabilitao precedentes, que no estejam bem aderentes, devem ser removidas. Os mtodos mais utilizados para a remoo do beto so os seguintes:

Demolio manual; Mquinas-ferramenta (Figura 11); Jacto de areia seco ou hmido Hidroescarificao (Figura 12).

Figura 11 Picagem com martelo

Figura 12 Hidroescarificao

5. O TRATAMENTO DA ARMADURA Devemos remover das armaduras as poeiras, ferrugem, leitadas de cimento, gorduras, leos, vernizes ou pinturas previamente aplicados, mediante jacto de areia. Se houver a necessidade de substituir ou acrescentar armaduras devem ser respeitados os comprimentos de amarrao definidos nos regulamentos. aconselhvel realizar a limpeza por jacto de areia at as armaduras se tornarem brancas. Se, por motivos logsticos, isto no for possvel, escovar energicamente a superfcie da armadura com cuidado e em profundidade. As armaduras substitudas ou acrescentadas devero ser preparadas do mesmo modo. Seguidamente devemos aplicar uma argamassa cimentcia anticorrosiva base de polmeros em disperso aquosa, ligantes cimentcios e inibidores de corroso para proteco anticorrosiva alcalinizante das armaduras. A aco anticorrosiva destas argamassas ocorre atravs da:

sua impermeabilidade gua e aos gases agressivos presentes na atmosfera (dixido de carbono, dixido de enxofre, xidos de azoto);

presena de inibidores de corroso que protegem as armaduras da oxidao;

sua elevada alcalinidade; ptima aderncia ao metal.

A aplicao destas argamassas (Figura 13) normalmente realizada com pincel em duas demos. A segunda demo pode ser aplicada 90-120 minutos depois da primeira e, de preferncia, dentro de 24 horas. Deve-se cobrir totalmente e de modo homogneo a superfcie da armadura; esta operao no cria dificuldades porque a aplicao da argamassa muito fcil. A espessura total das duas demos deve ser a suficiente para proteger a armadura, normalmente entre 1,5 a 2mm. A aplicao da argamassa de retraco controlada subsequente pode ser efectuada 4-5 horas aps a aplicao da argamassa cimentcia anticorrosiva, consoante a temperatura.

Figura 13 Aplicao da argamassa cimentcia anticorrosiva 6. AS ARGAMASSAS DE RETRACO CONTROLADA As argamassas de retraco controlada so fornecidas pr-misturadas, em embalagens fechadas. Para a sua preparao em obra bastar apenas adicionar gua, de acordo com as especificaes do Fornecedor. So compostas por cimentos de elevada resistncia, microsslica, agregados seleccionados, aditivos especiais e fibras sintticas. A funo da microsslica atribuir propriedades pozolnicas e reolgicas argamassa e melhorar a qualidade da argamassa endurecida. A pozolana um material inerte que reage com hidrxidos de clcio na presena de gua, originando compostos aglomerantes com caractersticas semelhantes aos produzidos na hidratao do cimento Portland. As pozolanas naturais so constitudas por produtos naturais ricos em slica e alumina e as artificiais so obtidas pela cozedura de argilas a temperaturas entre 600C e 900C. As vantagens da pozolana so as seguintes: geralmente so mais baratas do que o cimento; permitem reduzir o calor da hidratao e consequentemente diminuir os fenmenos de retraco do beto e aumentam a resistncia qumica do beto exposto a ambientes agressivos. As fibras sintticas tm influncia na retraco plstica, na exsudao e na segregao. Os adjuvantes expansivos controlam a retraco plstica e higromtrica. As principais propriedades das argamassas de retraco controlada so: boa aderncia ao suporte, compatibilidade mecnica com o suporte existente, retraco controlada e impermeabilidade e resistncia qumica aco agressiva do dixido de carbono, cloretos e sulfatos.

Antes da sua aplicao devemos humedecer o suporte at saturao com gua. Antes de escoar, aguardar a evaporao da gua em excesso; para facilitar a eliminao da gua liberta, utilizar, se necessrio, ar comprimido. A mistura da argamassa fornecida em p, pr-doseada, com a gua que lhe garantir a hidratao dever ser feita imediatamente antes da sua aplicao, devendo o processo de mistura (meios a utilizar e quantidade de gua a adicionar) seguir as indicaes do Fornecedor. As distncias entre os locais de instalao dos equipamentos misturadores e os da colocao da argamassa em obra devero ser objecto de estudo especializado. Com clima quente, as argamassas devem ser armazenadas em local fresco e utilizar gua fresca para a sua preparao. Com clima frio, armazenar o produto em local protegido do gelo, a uma temperatura de +20C e utilizar gua tpida para preparar a argamassa. Depois da aplicao, aconselha-se a cura das argamassas de retraco controlada com cuidado para evitar que, sobretudo com clima quente e ventoso, a evaporao rpida da gua de amassadura possa causar fissurao superficial devido retraco plstica; nebulizar gua sobre a superfcie 8-12 horas aps a aplicao da argamassa e repetir a operao ciclicamente (a cada 3-4 horas) durante pelo menos 48 horas. Como alternativa, pode-se aplicar, depois da aplicao da argamassa, um produto antievaporante em emulso aquosa, mediante uma bomba de baixa presso, ou um agente de cura filmgeno em solvente para argamassas e betes ou um primrio fixativo em solvente com elevada penetrao para suportes absorventes e agente de cura para argamassas de reabilitao.

7. BIBLIOGRAFIA [1] L.A. Falco Bauer. Materiais de Construo Volume 1, 5 Edio revista, Rio de Janeiro, LTC-Livros Tcnicos e Cientficos Editora SA, 2000 [2] NP EN 206-1: 2005 Beto Parte 1: Especificao, desempenho, produo e conformidade [3] Especificao LNEC E464-2005 Betes: Metodologia prescritiva para uma vida til de projecto de 50 e de 100 anos face s aces ambientais [4].Lus Viegas Mendona. Durabilidade de Estruturas de Beto Armado. Degradao do Beto e Corroso de Armaduras. Importncia da Inspeco Peridica, Arte e Cimento, n. 37, Out. 2005, pgina70-73. [5] A. de Sousa Coutinho. Fabrico e propriedades do beto Volume II, Lisboa, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil, 1997. [6] A. de Sousa Coutinho. Fabrico e propriedades do beto Volume I, Lisboa, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil, 1997. [7] A. de Sousa Coutinho. Fabrico e propriedades do beto Volume III, Lisboa, Laboratrio Nacional de Engenharia Civil, 1997