artigo - manoel stotz

7/25/2019 Artigo - Manoel Stotz

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Mtodos de Recuperao de Estruturas de Concreto ArmadoDeterioradas pela Corroso nas Armaduras

Manoel Vicente Zeredo Stotz [email protected] Projeto, Execuo e Controle de Estruturas & Fundaes

Instituto de Ps-Graduao - IPOGFlorianpolis, SC, 20 de Novembro de 2014

Resumo

Este artigo tem por finalidade abordar variavis tcnicas de recuperao patolgica

aplicadas a estruturas de concreto armado, quando danificadas pelo processo de corroso

das armaduras. Como esta patologia ocorre frequentemente, podendo gerar grandes danos

as estruturas, podemos consider-la como a mais grave que possa ocorrer nas estruturas de

concreto armado. Podemos identificar a corroso quando o cobrimento nominal de concreto

se rompe e deixa de cumprir sua funo protetora. Visando o aumento da vida til dasestruturas de concreto armado, foram analisadas e acompanhadas algumas tcnicas

corriqueiras de recuperao. Sero descritas as tcnicas especficas, com suas vantagens e

desvantagens nas diversas situaes.

Palavras-chave: Recuperao de estruturas, corroso, concreto armado.

1. Introduo

Adotando uma definio para corroso, podemos dizer que a mesma a relao destrutiva domaterial com o exterior, sendo ela originada por ao qumica ou eletroqumica do meio

ambiente, aliada ou no a esforos mecnicos. Temos dois processos principais de corrosoque atingem as estruturas, so eles: a oxidao e a corroso pela prpria definio.

A oxidao o ataque provocado pela reao gs-metal, com uma formao de pelcula dexido. Esta patologia bastante lenta em temperatura ambiente, sendo que no provocadeterioraes significativas nas superfcies metlicas, exceto se estiverem presentes gases denatureza agressiva na atmosfera.

Esta situao j ocorre, preeminente, no processo de fabricao de barras de ao e fios. Ao serretirado do trem de laminao, em temperaturas superiores a 900C, o material sofre uma altareao de oxidao com o ambiente. Forma-se ento uma pelcula uniforme e compacta sobrea superfcie do material, que posteriormente poder servir como camada protetora das

armaduras contra a corroso mida, especificamente eletroqumica.Anteriormente a trefilao a frio, visando a melhoria de suas caractersticas, a pelculanominada carepa de laminao, retirada por processos fsico, denominado decalaminao,ou qumico, de modo decapagem com cidos. A pelcula gerada inicialmente trocada poruma de fosfato de zinco ou de hidrxido de clcio, sendo que as mesmas tm por funo alubrificao do processo, podendo ser equivalente da primeira, tnue protetoras do materialcontra o processo de corroso mida.

Pela prpria definio de corroso, temos que o ataque exclusivamente eletroqumico,ocorrendo em meio aquoso. Esta patologia ocorre quando se forma uma pelcula de eletrlitona regio superficial das barras de ao ou fios. A pelcula gerada devido grande presena

de umidade na estrutura, exceto em situaes especficas como em estufas ou com elevadastemperatura (>80C) e tambm em ambientes com baixa umidade relativa do ar (U.R.


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Este tipo de patologia, o que atinge os vergalhes estocados no canteiro de obras antes dautilizao dos mesmos. Este um tipo de corroso, o qual o profissional envolvido na obradeve ter profundo conhecimento e promover o tratamento adequado. Entende-se que muitomais fcil e menos oneroso a preveno, do que a posterior correo, uma vez que o processo iniciado.

Mesmo que invariavelmente nos processos de corroso sempre ocorram reaes qumicas ecristalizaes de complexa identidade, ser exposto em seguida um padro simplificado dosmtodos usualmente utilizados, na recuperao de estruturas de concreto armado deterioradaspela corroso nas armaduras, bem como sua preveno adequada.

Fig. 1 Viga de Concreto Armado com estado avanado de corroso

A corroso de armadura de uma estrutura fissurada maior que a de uma estrutura nofissurada. Porm parece no existir influncia significativa da abertura da fissura, at cerca de0,4mm na intensidade de corroso das armaduras usuais do concreto armado (estado limite deabertura de fissuras).

As armaduras das peas de concreto armado so quase que invariavelmente colocadas nasproximidades de suas superfcies, em caso de cobrimentos insuficientes, as armaduras ficarosujeitas presena de gua e de ar, podendo desencadear-se ento um processo de corroso,que tende a abranger toda a extenso mal protegida da armadura.

As corroses de armaduras nas estruturas de concreto decorrentes de processoseletroqumicos, caractersticos de corroso em meio mido, intensificam-se com a presenade elementos agressivos e com aumento da heterogeneidade da estrutura, tais como: aeraodiferencial da pea, variaes na espessura do cobrimento de concreto e heterogeneidade doao ou mesmo das tenses a que est submetido.

As reaes de corroso, independentemente de sua natureza produzem xidos e hidrxidos deferro, cujo volume muitas vezes maior do que o volume original do metal. Essa expansoprovoca o fissuramento e o lascamento do concreto nas regies prximas s armaduras,principalmente nas posies dos estribos.

Abaixo podemos observar uma viga com trincas devido ao efeito da corroso:


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Fig. 2 Viga com Fissuras Devido Corroso de Armaduras

Para um observador, a presena de fissuras em uma estrutura motivo para preocupao.Com o uso cada vez maior do concreto aparente, todas as fissuras da estrutura ficam a mostra.

As aberturas de fissuras devem ser limitadas para valores quase imperceptveis, como porexemplo microfissuras (estado limite de abertura da fissura).

Em peas que perdem a rigidez devido fissurao provocada pela corroso de armaduras,

como o caso das peas torcidas, deve-se analisar os efeitos da redistribuio de esforos norestante da estrutura e limitar-se a fissurao, com dimenses e detalhamento das armaes deforma a se evitar que a deteriorao provocada pela corroso volte a causar danos a estruturaem concreto armado.

2. Alcalinidade do Concreto e Umidade Relativa do Ar

A alcalinidade provm da fase lquida existente nos poros de concreto.

No concreto ainda jovem essa fase lquida uma soluo saturada de hidrxido de clcioCa(OH)2, portlandita, oriundo da hidratao do cimento.

Em idades avanadas o concreto ainda alcalino, e a fase lquida uma soluo composta dehidrxido de sdio NaOH e hidrxido de potssio KOH, originrios dos lcalis do cimento.

A proteo contra a corroso devida a uma pelcula protetora passiva (proteo qumica).

Esse filme aderente ao ao, e sua espessura delgada varia entre 10- m e 10- m; suacomposio bsica o xido de ferro formado rapidamente a partir das reaes de oxidaodo ferro e da reduo do oxignio existente na fase lquida dos poros do concreto.

A taxa de corroso a velocidade desse processo deletrio, medida em:

a) Perda massa por unidade de rea e por unidade de tempo mg/ dm / dia;

b) Penetrao por unidade de tempo mm/ano.

O mecanismo da corroso eletroqumica ocorre principalmente devido presena de gua noconcreto.

A umidade relativa do ar U.R. o principal fator atmosfrico responsvel pela quantidade degua no concreto, sendo a mesma o fator que maior influncia tem na velocidade de corrosodas armaduras.

A tabela abaixo fornece os dados para um concreto comum a 25C.


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Tab. 1 Teor de Umidade do Concreto

A gua pura tem um baixo potencial de corroso, da o processo corrosivo ocorre maislentamente, mas ao se combinar com materiais agressivos a gua passa a ser um agente muitoagressivo.

Tab. 2 Umidade Relativa do Ar

3. Anlise da Manifestao Patolgica e Readequao

A resistncia eltrica de um material proporcional sua resistividade e ao comprimento docondutor, e inversamente proporcional rea de sua seo transversal. Sendo a resistividadeuma propriedade do material.

Fig. 3 Causa e Efeito da Corroso em Armaduras


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A corroso pode levar a uma perda excessiva da seo, o que pode comprometer a resistnciado elemento estrutural, lembrando que a mesma uma das mais graves patologias existentesna construo civil, sendo que sua recuperao e adequao so muito delicadas edispendiosas financeiramente, devendo ser executadas sempre com primor e tecnicamenteembasadas no que dizem respeito s Normas Tcnicas Brasileiras (ABNT). Para execuo dos

trabalhos necessria mo-de-obra especializada, onde podemos listar 5 etapas paradesenvolvimentos dos mesmos:

a) Identificar a origem do processo patolgico. Poderemos iniciar os trabalhos derecuperao na estrutura somente aps eliminar a fonte geradora do mesmo, exceto emcasos emergenciais.

b) Para execuo dos trabalhos devero ser utilizados materiais com qualidade garantida,prprios para este tipo de patologia, com caractersticas fsico-qumicas e desempenho deacordo com o Projeto de recuperao.

c) A aplicao adequada dever ser compatibilizada com o produto selecionado,promovendo desta forma o melhor desempenho possvel entre os dois, realizando sempreuma ponte de ligao entre a estrutura antiga e o material novo ser aplicado.

d) O substrato da estrutura dever estar preparado corretamente, evitando-se partculas finasde concreto soltas, leos, graxas, etc. Tambm dever ser deixada a regio de recuperaoda estrutura em forma geomtrica simples de concretagem, facilitando desta forma aexecuo. Utilizando-se materiais com base mineral (Ex: Cimento Portland), dever sersaturado com gua. J na utilizao de materiais base de epoxy, dever o substrato estarseco.

e) Aps a execuo dos procedimentos na estrutura em concreto armado, dever seraguardada a cura adequada do material de acordo com o produto utilizado, promovendodesta forma um reforo eficiente e com longa vida til para a edificao. Na maioria dasocasies o reparo realizado se torna mais resistente do que a estrutura em concretoarmado original.

Deve ser dada uma importante ateno nos procedimentos para aplicao do material derecuperao da estrutura. A seguir temos o detalhamento dos aspectos diretamente envolvidoscom os procedimentos de recuperao e restaurao das estruturas em concreto armadodegradadas especificamente pela corroso de armaduras.

Escarificar a estrutura de concreto armado degradada de fora para dentro, evitandogolpes que possam lascar as arestas e contornos da regio em tratamento. Retirar todoo material solto resultante, mal compactado e segregado at atingir concreto so (Comaspecto e capacidade portante adequados com o projeto original), obtendo superfcierugosa e coesa, propiciando boas condies de aderncia. Deve-se prever cimbramentoadequado, quando necessrio.

A regio perimetral da estrutura dever apresentar geometria simples, evitando destaforma acmulo de quinas e regies com dificuldade operacional de reforo, como

demonstrado na Figura 4.


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Fig. 4 Exemplo de Reforo com regio perimetral adequada

Os cortes devero ser realizados em ngulos retos, evitando-se variaes dasprofundidades dos mesmos, bem como nas escarificaes. Para execuo dos cortesdeve-se manter o disco em posio ortogonal superfcie. Antes de iniciar, demarcarcom lpis de cera ou equivalente o contorno do servio a ser executado. A armadura com processo de corroso dever ser extremamente limpa, sendopossvel a limpeza manual (Executada com escova de ao) devendo ser escovada asuperfcie at a completa remoo de partculas soltas ou qualquer outro materialindesejvel, ou por meio mecnico (Pistola de agulha ou Lava-Jato), realizando destaforma a recomposio das armaduras que tiverem mais de 20% do seu dimetronatural degradado. Na utilizao de pistola de agulha deve-se colocar a mesma emcontato com a armadura ou chapa metlica at que seja retirada toda a camada de

corroso ou tinta. Deve-se tomar cuidado para evitar que o equipamento entre emcontato com o concreto.J com o Lava-Jato deve-se iniciar a limpeza pelas partes mais altas, procurandomanter uma presso adequada para remoo de partculas soltas. Executar, depreferncia, movimentos circulares com o bico de jato para facilitar a limpeza de todaa superfcie.

As juntas devero ser reconstitudas de forma global, pode-se haver a necessidade denovas juntas, sendo que as mesmas devero ser informadas pelo projetista, com seusdetalhes e desenhos adequados.

Dever ser realizada uma anlise apurada da invarivel reduo de seo transversaldas armaduras degradadas. Se possvel, tal anlise dever ser feita atravs de ensaioscomparativos entre a resistncia das peas sadias e as mais atingidas. Caso hajanecessidade devero ser inseridos novos estribos, bem como novas armaduraslongitudinais na pea estrutural.

Quando for realizada solda na recuperao das estruturas em concreto armado, amesma dever ser sempre base de eletrodos, devendo-se controlar o tempo e atemperatura de modo a evitar a mudana da estrutura do ao (Evitar que o ao sejadestemperado), principalmente se o mesmo for de classe B (EB-3 da ABNT), para

tanto recomenda-se sempre que este tipo de trabalho seja realizado por equipeexperiente e com acervo de servios semelhantes.


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Abaixo temos a tabela de correspondncia entre a classe de agressividade ambiental e ocobrimento nominal das estruturas em concreto armado, retirada da NBR-6118/2014, taiscobrimentos devem ser cumpridos rigorosamente, de forma a evitar-se a corroso dasarmaduras pela falta dos mesmos:

Tab. 3 Corresp. entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nom. (NBR-6118/2014)

4. Tcnicas de Recuperao Disponveis

A tecnologia de recuperao de estruturas degradadas em concreto armado, de uma maneirasimples de se dizer, devolv-la s suas condies originais, ou seja, perodo anterior ao ataquede corroso das armaduras. Removendo-se as oxidaes, existe ainda a necessidade derecuperao do cobrimento das armaduras, preferencialmente com reforo superior ao da

estrutura existente, sendo que este cobrimento tem a finalidade de:

Impedir que os agentes agressivos externos entrem na estrutura (Umidade,Oxignio, etc.);

Recuperar a rea de concreto armado da seco original;

Assegurar um meio que garanta a manuteno da regio passivadora na armadura.

O novo cobrimento pode ser realizado atravs de qualquer mtodo que atenda essesrequisitos, como por exemplo:

Concretos e argamassas polimricas obtidas atravs de composio de argamassasconvencionais com resinas base de metil metacrilato, ou at mesmo resinas epoxy.Possuem por caracterstica consistncia tixotrpica, alta durabilidade,impermeabilidade, aderncia ao concreto antigo e armadura, porm so ideais pararecuperaes localizadas em pequenas reas, no existe a necessidade de frma, pormnecessitam de mo-de-obra especializada, bem como testes prvios de desempenho,pois existe um nvel alto de flutuao nas caractersticas destes produtos. Os concretose argamassas possuem o benefcio de no gerarem problemas esttico estrutura, poispodem ser moldados em espaos pequenos. Em geral possuem um alto preo no

mercado.


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Fig. 5 Recuperao de concreto armado com argamassa polimrica

Concreto projetado com cobrimento mnimo de 5cm. O concreto projetado possuiuma boa aderncia ao antigo e tambm no tem necessidade de utilizao de frmas. recomendado para reas grandes, como paredes, porm possui a desvantagem degerar elevada reflexo (Perda de material) e sujar o entorno do ambiente.

Fig. 6 Concreto Projetado em Reforos Estruturais


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Argamassas e concretos especficos para grauteamento. Estes produtospossibilitam a ausncia de retrao, possuem excelente aderncia e podem serautoadensveis, no necessitando o aumento de seco alm da inicial. Por outro lado,inconvenientemente, necessitam de frmas muito mais estanques (Devido grandefluidez do material). Sua aplicao mais comum em regio densamente armada ou

com dificuldade de acesso, pois possuem grande facilidade de bombeamento, aaplicao deve ser realizada em modo contnuo at completar o preenchimento doreparo (Verificao realizada pelos suspiros). Vedam-se os suspiros e aumenta-seento a presso da bomba em 5,0 psi, posteriormente encerra-se o bombeamentotampando o furo de entrada do bico da bomba.

Fig. 7 Esquema de aplicao de concreto ou argamassa por injeo (Bombeamento)

Concretos e argamassas comuns, bem dosados, com baixa relao a/c (gua ecimento) e executados com frmas, dentro da boa prtica de construo, atendendosempre o que rezam as Normas Tcnicas da ABNT (Associao Brasileira de Normas

Tcnicas). Este tipo de soluo sempre exige considervel aumento de seo, bemcomo, requer grande conhecimento de tecnologia de concreto armado para asseguraruma aderncia adequada do concreto antigo com o concreto novo.

Fig. 8 Reforo Estrutural Convencional


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Na elaborao do projeto, devero estar especificadas as propriedades caractersticas domaterial a ser utilizado, como resistncia compresso nos diversos tempos, retrao,permeabilidade, resistncia abraso e aos agentes qumicos externos, bem como tenso deaderncia. O material de recuperao no poder segregar em hiptese alguma e deverapresentar uma adesividade adequada junto ao substrato da estrutura, proporcionando-se

desta forma um encapsulamento em todo ao exposto.

No exemplo de materiais auto-aderentes, dever ser recordada que na aplicao, uma foraentre o material e a estrutura dever existir, gerando assim uma melhor adesividade narecuperao da estrutura em concreto armado. Essas foras podem variar em cada tipo deaplicao. Em caso de aplicao com esptula a fora ser gerada pela presso entre aesptula e o substrato, j na utilizao do material vertido, surgir uma presso pelo pesoprprio do material ou, se necessrio, pela vibrao do mesmo, na estrutura ou nas frmas. Apresso pneumtica gerada suficiente no caso de concreto bombeado e finalmente as forasimpactantes no caso dos concretos projetados. condio sine qua non a utilizao de tcnicas adequadas, bem como materiais que

evitem a segregao durante a execuo dos trabalhos. Qualquer segregao dos componentesdo material de reparo oriunda da aplicao, podem provocar uma alterao das suaspropriedades fsicas, reduzindo de forma drstica a possibilidade da obteno da primeirapremissa, quando iniciado os estudos: restaurar a estrutura, deixando-a o mais prximopossvel do especificado no projeto original. Desta forma teremos uma estrutura homogneacom capacidade portante adequada e vida til em servio igualitria em todos os pontos damesma.

Enfim, deve-se lembrar que, anteriormente qualquer interveno de recuperao daestrutura, deve-se identificar e interromper definitivamente as fontes geradoras dadeteriorao da estrutura em concreto armado. Caso isto no seja realizado, pode-se correr orisco de gerar nova deteriorao na estrutura, ocasionando novas corroses em outros pontosda superfcie devido a criao de descontinuidades na estrutura, parte das patologiasoriginais. Quando a causa destas patologias originada pela presena de cloretosincorporados massa de concreto, a soluo torna-se mais difcil e em geral, necessita desolues especficas para cada situao, pois nesta situao o agente agressivo causador dapatologia, encontra-se dentro da prpria estrutura em concreto armado e no gerado por umfator externo agressivo.

No caso de proteo exclusiva das armaduras do concreto armado, necessita-se eventualmentea utilizao de tcnicas especiais de proteo das barras de ao (Fora do cobrimento nominal

de concreto armado) quando, por exemplo:No existe a possibilidade de obteno de cobrimento mnimo adequado por Normaem compatibilidade com o meio de agressividade;

No h como eliminar a penetrao de agentes agressivos estrutura, ou mesmo oprprio uso da estrutura em meio agressivo;

No h como impedir a existncia de correntes de fuga (Ex: Linhas frreas), gerandoassim diferenas grandes de potencial na estrutura;

No se pode impedir a aproximao de metais mais eletropositivos (Ex: Tubulaesde cobre junto armadura);


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Existem vantagens econmicas neste procedimento;

A soma dos itens envolvidos em todo o processo, como a regio da interveno na estruturaem concreto armado, o concreto existente a ser reparado, o projeto original, bem como omaterial escolhido para o reparo; so nicos e exclusivos em cada trabalho. Eventualmente,

podemos vir a tentar copiar uma soluo escolhida em uma outra situao que pode vir a terpropriedades especificas diferentes da nossa, realizando desta forma um trabalho inadequadoe errneo para o nosso tipo especifico de patologia, podendo at agravar nossas patologias aoinvs de san-las. de suma importncia a anlise e verificao de todos os itens envolvidosna interveno por um projetista ou calculista experiente, devendo-se sempre realizar umprojeto especfico de recuperao estrutural, sendo que posteriori a execuo dos serviosdar-se- da mesma forma por mo-de-obra qualificada e com acervo de obras especificas derecuperao estrutural semelhantes executadas.

5. Concluso

Podemos afirmar que a deteriorao das estruturas em concreto armado, oriundas da corrosode armaduras de ao so um fenmeno que s inicia-se quando as condies de proteofornecidas pelo cobrimento nominal das armaduras no concreto so insuficientes para o meiode agressividade (Dever sempre ser verificado o cobrimento nominal indicado pelas NormasTcnicas Brasileiras para cada tipo de classe de agressividade ambiental), em que a pea emquesto situa-se. Esta falta de cobrimento, como visto anteriormente, pode ser catalisada poragentes agressivos originados por diferentes modos, havendo sempre a necessidade deidentificar cada um deles, a fim de que se possa garantir uma proteo adequada e propiciaruma longa vida til estrutura em concreto armado.

Cabe ainda ressaltar que a patologia de corroso de armaduras a mais comum do quequalquer outro tipo de patologias que geram degradao s estruturas de concreto armado,comprometendo assim as mesmas de forma esttica e o mais importante, a capacidadeportante das estruturas, ou seja, segurana estrutural, sendo que sua recuperao dispendiosa, porm, extremamente necessria.

Em algumas estruturas em concreto armado, por exemplo, obras martimas (Cais, portos, etc.)a incidncia de corroso mais importante que a prpria ao da gua do mar sobre oconcreto propriamente dito, observa-se que a deteriorao dos pilares e as colunas se devemquase que exclusivamente pela corroso das armaduras do que qualquer outro fator externoque possa vir prejudica-las.

A incansvel observao dos cobrimentos mnimos indicados pelas Normas TcnicasBrasileiras vigentes, a qualidade do concreto a ser empregado na estrutura, bem como auniformidade da execuo dos trabalhos podem garantir o no surgimento desta patologia,evitando-se desta forma qualquer tipo de interveno futura na edificao. De qualquermaneira, sento este tipo de fenmeno expansivo, observa-se suas manifestaes a tempo,possibilitando desta forma uma rpida tomada de medidas necessrias para as recuperaes eproteo das estruturas em concreto armado. Estas medidas devem exclusivamente eliminar aorigem das manifestaes patolgicas, tendo como objetivo garantir uma longa vida til paraa edificao.


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Referncias

ABNT, ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 6118: Projeto deEstruturas de Concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.

SOUZA, Vicente Custdio de. Patologia, recuperao e reforo de estruturas de concreto.So Paulo: Pini, 2009.

HELENE, Paulo. Manual para reparo, reforo e proteo de estruturas de concreto. SoPaulo: Pini, 1994.

SILVA, Paulo Fernando. A Durabilidade de Estruturas de Concreto Aparente emAtmosfera Urbana. So Paulo: Pini, 1995.

PIANCASTELLI, lvio Mosci. Patologia e Terapia das Estruturas . Belo Horizonte:EEUFMG, 1997.

FILHO, Emil de Souza Sanchez. Notas de Aula da Disciplina Manifestaes Patolgicasem Estruturas de Concreto do Curso de Ps Graduao do IPOG. Florianpolis, 2014.

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