UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil

DISSERTAO DE MESTRADO

AVALIAO DO COEFICIENTE DE DIFUSO DE CLORETOS EM CONCRETOS:INFLUNCIA DO TIPO DE CIMENTO, DA RELAO A/C, DA TEMPERATURA E DO

TEMPO DE CURA

VALRIA GOMES LVARES PEREIRA

Orientadora: Prof. Dra. Denise Carpena Coitinho Dal Molin

Porto Alegre2001

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULESCOLA DE ENGENHARIA

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil

AVALIAO DO COEFICIENTE DE DIFUSO DE CLORETOS EM CONCRETOS:INFLUNCIA DO TIPO DE CIMENTO, DA RELAO A/C, DA TEMPERATURA E DO

TEMPO DE CURA

VALRIA GOMES LVARES PEREIRA

Dissertao apresentada ao Programa dePs-Graduao em Engenharia civil daUniversidade Federal do Rio Grande do Sul,como parte dos requisitos para obtenodo ttulo de Mestre em Engenharia

Orientadora: Prof. Dra. Denise Carpena Coitinho Dal Molin

Porto Alegre2001

ii

Esta dissertao foi julgada adequada para a obteno do ttulo de MESTRE EMENGENHARIA e aprovada em sua forma final pelo orientador e pelo Programa de Ps-Graduao emEngenharia Civil da Universidade Federal do rio Grande do Sul.

Prof. Denise Carpena Coitinho Dal MolinDr. pela Universidade de So PauloOrientadora

Prof. Francisco de Paula Simes Lopes GastalCoordenador do Programa de Ps-Graduao em

Engenharia Civil

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Cludio de Souza KazmierczakDr. pela Universidade de So Paulo

Prof. Dr. Elton BauerDr. pela Universidade de So Paulo

Prof. Dr. Luiz Carlos Pinto da Silva FilhoDr. pela Universidade de Leeds

iii

DEDICATRIA

Dedico este trabalho minha me, Elza Gomes, aosmeus irmos, Gustavo Henrique e Vanessa, e a JosLeonardo Guerra por terem me dado fora e apoiodurante mais esta etapa da minha vida.

iv

AGRADECIMENTOS

Primeiramente a Deus por seu amor e presena em todos os momentos da minha vida.

professora Denise Dal Molin pela orientao segura, sugestes e esclarecimentostransmitidos durante toda a etapa de realizao deste trabalho.

Ao professor Jos Lus Ribeiro e Giovana Pasa, ambos da Engenharia de Produo, por todadisponibilidade no desenvolvimento e anlise do projeto estatstico de experimentos desta pesquisa.

Aos professores ngela Masuero, Carlos Formoso e todos os demais professores do NORIEpelos ensinamentos transmitidos e disponibilidade.

s grandes amigas Mnica Batista Leite e Thas da Costa Lago Alves com quem tive aoportunidade de conviver e dividir todos os momentos, durante estes dois anos em Porto Alegre. Coma amizade, o companheirismo, a fora e o exemplo de vocs consegui vencer, esta etapa da minhavida.

Ao amigo Washington Almeida Moura pelo carinho, amizade, incentivo e ajuda dados em todosos momentos do desenvolvimento desta pesquisa, com quem aprendi bastante.

Aos amigos Andra e Barros Neto, Antnio Eduardo Cabral, Erclia Hirota e Roberto Barbosacom quem pude contar e compartilhar muitos bons momentos.

Anelise Hoffmann com quem formei uma dupla de trabalho e dividi todas as alegrias eangstias durante a realizao desta pesquisa.

Aos colegas de turma Andra Yuba, Maki Tokudome, Marcelo Azambuja, Cristina Wayne,Giane Grigoletti, Rogrio Antocheves.

Aos amigos Maurcio Bernardes, Andra Kern, guida Abreu, Fernanda Vieira, Jairo Andrade,Adriana Silveira, Adriana Gumieri, Marlova Kulakowski, Patrcia Pedrozo, Diana, Maurcio Mancio,Tamara, Denise Pittan, Rosana, Renato das Neves, Ricardo Codinhoto, Dayana, Daniel Pagnussat,Fabiano e muitos outros com quem convivi durante este perodo.

Aos auxiliares de pesquisa: Juliana, Rodrigo Pettermann, Lisandro, Rodrigo Benedeti e, emespecial, Mrcio Borsoi pelo apoio e empenho na fase experimental.

vAo pessoal do LEME: Fontes, Airton, Ederson, Vanderley, Flvio, Seu Texeirinha, Bueno, LusCarlos, Daniela e Tarso por toda ajuda.

Lcia Helena e Lus Carlos pela ateno e disponibilidade.

As funcionrias do PPGEC pelo empenho e ateno que dada aos alunos.

CAPES pelo financiamento da bolsa de estudo para o desenvolvimento desta pesquisa.

SIKA, Camargo Corra e CIMPOR pela doao de alguns materiais necessrios para odesenvolvimento deste trabalho.

Aos meus tios, primos, pai e todos da minha famlia, em especial minha av Elizabete e stias: Aldinha, Edna, Raimunda e Gracinha.

A todos que ajudaram de alguma forma para a realizao deste trabalho.

vi

SUMRIO

LISTA DE FIGURAS................................................................................................................................X

LISTA DE TABELAS............................................................................................................................XIII

RESUMO ..............................................................................................................................................XIV

ABSTRACT ...........................................................................................................................................XV

1 INTRODUO............................................................................................................................... 1

1.1 OBJETIVOS DA PESQUISA.......................................................................................................... 3

1.2 ESTRUTURA DA PESQUISA........................................................................................................ 3

1.3 LIMITAES DO TRABALHO....................................................................................................... 4

2 REVISO BIBLIOGRFICA ......................................................................................................... 5

2.1 DURABILIDADE ............................................................................................................................ 5

2.2 VIDA TIL...................................................................................................................................... 6

2.3 MECANISMOS DE TRANSPORTE NO CONCRETO ................................................................... 82.3.1 Permeabilidade..................................................................................................................... 9

2.3.2 Absoro capilar ................................................................................................................ 11

2.3.3 Difuso de ons .................................................................................................................. 12

2.3.4 Migrao de ons................................................................................................................ 15

2.3.5 Mecanismos combinados.................................................................................................. 16

2.4 CORROSO DA ARMADURA NO CONCRETO......................................................................... 17

2.5 AO DOS ONS CLORETOS.................................................................................................... 202.5.1 Fontes de cloretos para o concreto.................................................................................. 23

2.5.2 Tipos de cloreto no concreto ............................................................................................ 25

2.5.3 Teor crtico de cloretos...................................................................................................... 27

2.5.4 Fatores que influenciam o ingresso de cloretos no concreto........................................ 292.5.4.1 Relao gua/cimento .................................................................................................. 292.5.4.2 Temperatura de cura .................................................................................................... 312.5.4.3 Composio qumica do cimento e adies.................................................................. 332.5.4.4 Tempo de cura.............................................................................................................. 37

vii

2.5.5 Mtodos para previso do ingresso de cloretos no concreto........................................ 392.5.5.1 Ensaio de penetrao acelerada de cloretos................................................................ 392.5.5.2 Ensaio de Migrao de cloretos.................................................................................... 41

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL................................................................................................... 43

3.1 PLANEJAMENTO DOS ENSAIOS .............................................................................................. 433.1.1 Variveis analisadas .......................................................................................................... 43

3.1.2 Projeto estatstico .............................................................................................................. 44

3.2 CARACTERIZAO DOS MATERIAIS ....................................................................................... 473.2.1 Tipos de cimentos.............................................................................................................. 47

3.2.2 Agregado grado ............................................................................................................... 48

3.2.3 Agregado mido................................................................................................................. 49

3.2.4 Aditivo qumico .................................................................................................................. 49

3.2.5 gua .................................................................................................................................... 50

3.3 DOSAGEM EXPERIMENTAL ...................................................................................................... 503.3.1 Ajuste do teor ideal de argamassa ................................................................................... 50

3.3.2 Traos auxiliares................................................................................................................ 50

3.3.3 Obteno dos traos de concreto a serem estudados ................................................... 51

3.4 PRODUO DO CONCRETO .................................................................................................... 553.4.1 Mistura dos materiais ........................................................................................................ 55

3.4.2 Moldagem, adensamento e cura dos corpos-de-prova .................................................. 55

3.5 PROPRIEDADES AVALIADAS.................................................................................................... 563.5.1 Migrao de ons cloretos ................................................................................................. 56

3.5.2 Penetrao acelerada de ons cloretos ............................................................................ 60

3.5.3 Resistncia compresso axial ....................................................................................... 63

4 APRESENTAO E DISCUSSO DOS RESULTADOS ........................................................... 65

4.1 MIGRAO DE CLORETOS....................................................................................................... 664.1.1 Efeitos isolados da relao gua/cimento e do tipo de cimento sobre a migrao de

cloretos no concreto.......................................................................................................... 67

4.1.2 Efeitos isolados da idade e do tipo de cimento sobre a migrao de cloretos doconcreto .............................................................................................................................. 68

viii

4.1.3 Efeitos isolados da temperatura de cura e do tipo de cimento sobre a migrao decloretos no concreto.......................................................................................................... 69

4.2 PENETRAO ACELERADA DE CLORETOS ........................................................................... 704.2.1 Efeito isolado da relao gua/cimento sobre a penetrao acelerada de cloretos no

concreto .............................................................................................................................. 71

4.2.2 Efeitos da idade e do tipo de cimento sobre a penetrao acelerada de cloretos noconcreto .............................................................................................................................. 72

4.2.3 Efeitos da temperatura de cura e do tipo de cimento sobre a penetrao acelerada decloretos no concreto.......................................................................................................... 74

4.3 RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL .................................................................................... 754.3.1 Efeitos isolados da relao gua/cimento e do tipo de cimento sobre a resistncia

compresso axial do concreto.......................................................................................... 76

4.3.2 Efeitos isolados da idade e do tipo de cimento sobre a resistncia compresso axialdo concreto......................................................................................................................... 77

4.3.3 Efeitos isolados da temperatura de cura e do tipo de cimento sobre a resistncia compresso axial do concreto.......................................................................................... 79

4.3.4 Efeito da interao relao gua/cimento x temperatura de cura sobre a resistncia compresso axial do concreto.......................................................................................... 80

4.4 CORRELAO ENTRE A RESISTNCIA COMPRESSO E OS OUTROS PARMETROS. 83

4.5 COMPARAO ENTRE O ENSAIO DE PENETRAO E O DE MIGRAO DE CLORETOS 85

4.6 PREVISO DA VIDA TIL DOS CONCRETOS ATRAVS DE MODELOS MATEMTICOS..... 894.6.1 Procedimento ..................................................................................................................... 90

4.6.2 Resultados.......................................................................................................................... 92

5 CONSIDERAES FINAIS......................................................................................................... 97

5.1 CONCLUSES............................................................................................................................ 97

5.2 SUGESTES PARA FUTUROS TRABALHOS ......................................................................... 100

6 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 101

ANEXOS.............................................................................................................................................. 111

ANEXO 1 RESULTADOS OBTIDOS NO ENSAIO DE RESISTNCIA COMPRESSO AXIAL... 112

ANEXO 2 RESULTADOS OBTIDOS NO ENSAIO DE PENETRAO ACELERADA DE CLORETOS

............................................................................................................................................................. 114

ix

ANEXO 3 RESULTADOS OBTIDOS NO ENSAIO DE MIGRAO DE CLORETOS ...................... 117

ANEXO 4 RESULTADOS DA ANLISE ESTATSTICA PARA TODAS AS VARIVEISANALISADAS...................................................................................................................................... 135

xLISTA DE FIGURAS

Figura 1 Modelo de vida til de TUUTTI (1982) ................................................................................... 7

Figura 2 Atuao simultnea de diversos mecanismos de transporte em uma estrutura martima(Concrete Society Working Party apud PERRATON et al., 1992)........................................ 17

Figura 3 Diagrama simplificado de Pourbaix para o sistema Fe-H2O (GENTIL, 1996)...................... 21

Figura 4 Esquema da corroso por pites com atuao dos ons cloreto (THOMPSON et al., 1988) . 23

Figura 5 Influncia da relao gua/cimento no coeficiente efetivo de difuso de cloretos em pastasde cimento (MACDONALD e NORTHWOOD, 1995) ........................................................... 30

Figura 6 Influncia do teor de C3A na quantidade de ons cloreto livres, a 20 e 70C (HUSSAIN eRASHEEDUZZAFAR, 1993) ................................................................................................ 32

Figura 7 Penetrao de ons cloretos versus o tempo de cura em concretos (PLANTE e BILODEAU,1989) .................................................................................................................................... 38

Figura 8 Projeto de composio central para 3 fatores ou variveis .................................................. 45

Figura 9 Diagrama de dosagem para os concretos confeccionados com CP II F .............................. 51

Figura 10 Diagrama de dosagem para os concretos confeccionados com CP IV ............................ 52

Figura 11 Diagrama de dosagem para os concretos que possuem relao gua/cimento entre 0,28e 0,35 com CP II F ............................................................................................................... 53

Figura 12 Diagrama de dosagem para os concretos que possuem relao gua/cimento entre 0,28e 0,35 com CP IV ................................................................................................................. 54

Figura 13 Aspecto do corpo-de-prova embalado em saco plstico para cura .................................. 56

Figura 14 Realizao do ensaio de migrao de cloretos ................................................................ 57

Figura 15 Revestimento do corpo-de-prova de concreto com resina epxi...................................... 57

Figura 16 Clula positiva utilizada no ensaio.................................................................................... 58

Figura 17 Vedao da clula positiva com poliuretano .................................................................... 58

Figura 18 Medio da concentrao de cloretos atravs do eletrodo de on seletivo ...................... 59

Figura 19 Forma da curva de evoluo da concentrao de cloretos na clula positiva (DHIR et al.,1990) .................................................................................................................................... 60

Figura 20 Impermeabilizao das faces laterais do corpo-de-prova com resina epxi..................... 61

xi

Figura 21 Corpos-de-prova submersos na gua .............................................................................. 62

Figura 22 Fixando o corpo-de-prova na meia clula com poliuretano .............................................. 62

Figura 23 Esquema para realizao do ensaio de penetrao de cloretos ...................................... 63

Figura 24 Efeitos isolados da relao gua/cimento e do tipo de cimento sobre o coeficiente efetivode difuso de cloretos .......................................................................................................... 67

Figura 25 Efeitos isolados da idade e do tipo de cimento sobre o coeficiente efetivo de difuso decloretos................................................................................................................................. 68

Figura 26 Efeitos isolados da temperatura de cura e do tipo de cimento sobre o coeficiente efetivode difuso de cloretos .......................................................................................................... 70

Figura 27 Efeito isolado da relao gua/cimento sobre a carga total passante.............................. 71

Figura 28 Efeitos da idade e do tipo de cimento sobre a carga total passante................................. 73

Figura 29 Efeitos da temperatura de cura e do tipo de cimento sobre a carga passante ................. 74

Figura 30 Resistncia compresso axial em funo dos efeito isolados da relao gua/cimento edo tipo de cimento................................................................................................................ 76

Figura 31 Resistncia compresso axial em funo dos efeitos isolados da idade e do tipo decimento................................................................................................................................. 78

Figura 32 Resistncia compresso axial em funo dos efeitos isolados da temperatura de cura edo tipo de cimento................................................................................................................ 79

Figura 33 Resistncia compresso em funo do efeito da interao relao gua/cimento xtemperatura de cura: a) Grfico de fc (temperatura de cura) para o CP II F; b) Grfico fc(relao gua/cimento) para o CP II F; c) Grfico de fc (temperatura de cura) para o CP IV;b) Grfico fc (relao gua/cimento) para o CP IV............................................................... 81

Figura 34 Relao entre a carga total passante e a resistncia compresso: a) para o cimento CPII F; b) para o cimento CP IV................................................................................................ 83

Figura 35 Relao entre o coeficiente de difuso de cloretos e a resistncia compresso: a) parao cimento CP II F; b) para o cimento CP IV ......................................................................... 84

Figura 36 Relao entre a carga total passante e o coeficiente de difuso de cloretos: a) para ocimento CP II F; b) para o cimento CP IV ............................................................................ 85

Figura 37 Visualizao das faces dos corpos-de-prova expostas a soluo com cloretos............... 87

Figura 38 Visualizao das faces dos corpos-de-prova expostas a gua deionizada...................... 87

Figura 39 Difratograma da amostra coletada da face dos corpos-de-prova em contato com asoluo com cloreto de sdio............................................................................................... 88

xii

Figura 40 Evoluo da concentrao de cloretos com a espessura do cobrimento, nos concretosproduzidos com relaes gua/cimento de 0,28, 0,45 e 0,75 e cimento a) CP II F e b) CP IV

......................................................................................................................................... 92

Figura 41 Evoluo da concentrao de cloretos com o tempo, nos concretos produzidos comrelaes gua/cimento de 0,28, 0,45 e 0,75 e cimento a) CP II F e b) CP IV ...................... 93

Figura 42 Evoluo da concentrao de cloretos com a espessura do cobrimento, nos concretosexpostos a temperaturas de 5, 25 e 40C e produzidos com cimento a) CP II F e b) CP IV

......................................................................................................................................... 94

Figura 43 Evoluo da concentrao de cloretos no tempo, nos concretos expostos a temperaturasde 5, 25 e 40C e produzidos com cimento a) CP II F e b) CP IV........................................ 95

Figura 44 Evoluo da concentrao de cloretos com o tempo, dos concretos produzidos no ensaiode migrao de cloretos ..................................................................................................... 120

Figura 45 Evoluo da corrente com o tempo, dos concretos produzidos no ensaio de migrao decloretos............................................................................................................................... 127

xiii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1Relao entre permeabilidade e relao gua/cimento para pastas com 93% do cimentohidratado (NEVILLE, 1997) .................................................................................................. 10

Tabela 2Limites normatizados para o teor total de cloretos no concreto (HELENE, 1993)................ 28

Tabela 3Parmetros de Processo...................................................................................................... 46

Tabela 4Propriedades qumicas, fsicas e mecnicas do CP II F-32 ................................................. 47

Tabela 5Propriedades qumicas, fsicas e mecnicas do CP IV-32 ................................................... 48

Tabela 6Caractersticas do agregado grado .................................................................................... 49

Tabela 7Caractersticas do agregado mido...................................................................................... 49

Tabela 8Traos em massa para a produo dos concretos e consumo de cimento/m3 .................... 54

Tabela 9Descrio dos ambientes em que os corpos-de-prova ficaram expostos ............................ 56

Tabela 10 Ingresso de ons cloreto baseado na carga passante (ASTM C 1202) ............................ 63

Tabela 11 Nveis codificados de cada uma das variveis independentes utilizadas......................... 66

Tabela 12 Caractersticas dos concretos utilizados para modelagem da vida til............................. 91

Tabela 13 Resultados dos ensaios de resistncia compresso axial........................................... 113

Tabela 14 Resultados dos ensaios de penetrao acelerada de cloretos....................................... 115

Tabela 15 Temperatura mxima atingida durante a realizao do ensaio da ASTM ...................... 116

Tabela 16 Resultados dos coeficientes de difuso do ensaio de migrao, dos concretos produzidoscom CP II F ........................................................................................................................ 118

Tabela 17 Resultados dos coeficientes de difuso do ensaio de migrao, dos concretos produzidoscom CP IV .......................................................................................................................... 119

xiv

AVALIAO DO COEFICIENTE DE DIFUSO DE CLORETOS EM CONCRETOS:INFLUNCIA DO TIPO DE CIMENTO, DA RELAO A/C, DA TEMPERATURA E DO

TEMPO DE CURA

Valria Gomes lvares Pereira

RESUMO

consenso mundial a importncia de estudos sobre a penetrao de cloretos nos concretos,devido ao carter deletrio destes ons quanto corroso das armaduras. Quando os ons cloretosingressam no concreto em quantidade suficiente causam a despassivao e a corroso das armaduras,conduzindo diminuio da vida til das estruturas. Os cloretos podem ser introduzidos no concreto devrias maneiras: como aditivo, pela contaminao da gua ou da areia, ou podem ingressar provindosdo meio externo. Os cloretos potencialmente agressivos geralmente penetram na estrutura dissolvidosem gua, atravs dos mecanismos de penetrao de gua e transporte de ons, sendo um dosmecanismos que ocorrem com maior freqncia a difuso. Este mecanismo de penetrao de onscloretos nas estruturas de concreto armado influenciado pela relao gua/aglomerante, o tipo decimento, a presena de adies, a cura, o tempo, a temperatura de exposio, dentre outros, e seusvalores ainda podem ser utilizados em modelos matemticos para previso de vida til. Assim, estetrabalho objetiva avaliar o coeficiente de difuso de cloretos em concretos confeccionados com doistipos diferentes de cimento (CP II F e CP IV), cinco distintas relaes gua/cimento (0,28, 0,35, 0,45,0,60 e 0,75), cinco temperaturas de cura (5, 15, 25, 30 e 40C) e cinco diferentes idades (7, 14, 28, 63e 91 dias). Paralelamente foram realizados ensaios de resistncia compresso axial e penetraoacelerada de cloretos. A metodologia utilizada permitiu avaliar e medir os coeficientes de difuso decloretos nos concretos confeccionados, tendo sido observados que os coeficientes diminuem com aelevao da temperatura de cura e da idade, com o uso do cimento CP IV e com a reduo da relaogua/cimento.

xv

AVALIATION THE CHLORIDES DIFFUSION COEFFICIENT IN CONCRETE MADEWITH DIFFERENTS TYPES OF PORTLAND CEMENT, WATER/CEMENT RATIO,

TEMPERATUES OF CURING AND AGES OF HYDRATION

Valria Gomes lvares Pereira

ABSTRACT

The importance of the studies about ingress of chloride ions in concrete structures is increasingfast all over the world, mainly because the corrosion of steel reinforcement caused by them. The ingressof chlorides into concrete is responsible for the destruction of the protective passivity layer on thesurface of steel and, in presence of water and oxygen, corrosion occurs. As consequence, there is areduction of structures life service. Chlorides can be incorporated in the mix through the use ofcontaminated aggregate or of seawater, or by admixtures containing chlorides. Chlorides usuallypenetrate concrete by transport of water containing these ions, mainly by diffusion. This mechanism ofingress of chloride ions into concrete is deeply influenced by water/cement ratio, type of cement, use ofadmixtures, methods of curing, age of hydration, temperature of exposure, etc. The diffusion values canbe used in mathematical models to life service prediction. Then, the main goal of this work is to evaluatethe chlorides diffusion coefficient in concrete made with two types of Portland cement (CP II F and CPIV), five water/cement ratio (0.28, 0.35, 0.45, 0.60 and 0.75), five temperatures of curing (5, 15, 25, 30and 40C) and five ages of hydration (7, 14, 28, 63 and 91 days). The compression strength andaccelerated ingress of chlorides of some concrete specimens were analysed. Finally, the analysis ofresults showed that the chlorides diffusion coefficient tend to be lower to higher temperatures of curingand ages of hydration and lower water/cement ratio when it is using CP IV, as Portland cement.

1 INTRODUOO concreto um material que apresenta vantagens na sua utilizao, como por exemplo

versatilidade e menor custo, se comparado a outros materiais de construo, sendo por issolargamente utilizado em todo o mundo (MEHTA e MONTEIRO, 1994). No entanto, inmeros problemasrelacionados com seu desempenho, especificamente sua durabilidade, vm sendo detectados.

At poucos anos atrs, o principal enfoque dos projetistas das estruturas de concreto armadoera relacionado s propriedades mecnicas do concreto, com foco na resistncia compresso.Porm, ultimamente, as preocupaes com os custos de manuteno, reforo e recuperao dasestruturas tm provocado uma mudana nesse comportamento, por ter sido constatado que aspectosreferentes durabilidade das estruturas so mais abrangentes, e envolverem, inclusive, os aspectosrelativos s propriedades mecnicas dos concretos (ISAIA e HELENE, 1993).

O aumento do nmero de manifestaes patolgicas um forte indicativo que as edificaesexistentes esto envelhecendo precocemente. Nos EUA, segundo dados apresentados por MEHTA(1993), 253.000 pontes e viadutos mostram algum tipo de deteriorao, sendo 35.000 novos casosadicionados a este conjunto a cada ano. De acordo com ANDRADE (1997), este crescimento ocorrepelo emprego inadequado de prticas executivas durante as diversas etapas do processo construtivo(planejamento/projeto, materiais, execuo e utilizao/manuteno) e pelo efeito combinado daagressividade ambiental com os problemas de ordem estrutural. Constata-se, tambm, um aumentosignificativo dos gastos com recuperao de edificaes em funo de manutenes no previstas.

Uma das manifestaes patolgicas mais freqentes em estruturas de concreto armado acorroso de armaduras, e sua evoluo compromete significativamente a segurana estrutural dasobras (HELENE, 1997). GU et al. (1996) citam que, estudos realizados nos Estados Unidos, peloStrategic Highway Research Program, mostram que at 1996 foram gastos aproximadamente US$ 20bilhes na recuperao de pontes que apresentavam corroso de armadura, sendo este valorcrescente a uma taxa de US$ 500 milhes por ano. Um outro autor (WAYERS, 1998), com dados de1991, aponta que 32% das 574.671 pontes americanas tm problemas estruturais e que, pararecuper-las seriam necessrios US$ 70 bilhes, dos quais US$ 28 bilhes seriam gastos comrecuperao de corroso.

Dentro deste contexto e para prevenir problemas, as estruturas de concreto devem serprojetadas em funo das solicitaes mecnicas e das distintas condies ambientais, e executadaspara manter condies mnimas de segurana, estabilidade e funcionalidade ao longo da sua vida til,

2sem custos no previstos de recuperao. Por outro lado, nenhum material eternamente durvel, e oconcreto no foge regra. Com o decorrer do tempo, suas propriedades vo mudando, como resultadode interaes ambientais e da sua estrutura interna (NEVILLE, 1997). Este fato tem levado aodesenvolvimento de muitos estudos com relao durabilidade do concreto, que tm evoludo com omaior conhecimento dos mecanismos de transporte de lquidos e gases agressivos no interior dosmeios porosos, como o caso do concreto.

De acordo com NEVILLE (1997), o que determina a penetrao e deslocamento dos agentesagressivos no concreto a estrutura da sua pasta de cimento hidratada, as suas caractersticasqumicas e fsicas, a concentrao superficial das substncias agressivas e as condies ambientais(umidade, temperatura e concentrao de agentes agressivos). Esta penetrao e deslocamento degases, lquidos e ons no concreto s possvel por este ser um material poroso, ou seja, nem todo oseu volume preenchido quando o mesmo encontra-se no estado endurecido (COUTINHO eGONALES, 1994).

Existem quatro tipos de mecanismos de penetrao e transporte no concreto: absoro capilar,permeabilidade, migrao inica e difuso. Os modelos matemticos para previso de vida til dasestruturas so baseados nos mecanismos de transporte de gua, gases e agentes agressivos atravsda rede de poros do concreto, como a difuso (HELENE, 1993).

A penetrao de ons cloreto na estrutura do concreto pode provocar a despassivao daarmadura e gerar a formao de pilhas eletroqumicas, deflagrando a corroso da armadura(RODOLPHO e ISA, 1999). O teor de cloretos livres que ir definir a agressividade destes ons,sendo determinante para a relao entre cloretos livres e cloretos combinados as caractersticas doscimentos, a estrutura de poros e a natureza qumica das substncias agressivas (PAGE et al., 1991a).

De acordo com MEDEIROS et al. (1999), a influncia do tipo de cimento na penetrao de onscloretos est relacionada composio qumica deste, pois o C3A e o C4AF se combinam com oscloretos para formar os cloroaluminatos. Com esta reao, o fluxo de penetrao de cloretos diminuidevido a menor concentrao de ons livres na soluo aquosa dos poros do concreto. Portanto,quanto maior o teor de C3A no cimento, mais tempo levar a corroso das armaduras para se iniciar(RASHEEDUZZAFAR, 1992).

Apesar da evoluo nos ltimos anos, nesse campo, h necessidade em se conhecer mais oconcreto e a geometria da sua estrutura, avaliando e classificando o grau de agressividade doambiente. Desta forma, pode-se fazer uma estimativa, com maior preciso, da vida til das estruturas,abordando de forma quantitativa a questo da sua durabilidade.

3Neste trabalho pretende-se estudar a difuso de cloretos no concreto, pois segundo LOPES(1999), este mecanismo apresenta uma grande importncia na durabilidade das estruturas de concretoarmado, j que o mesmo controla a penetrao de ons cloretos e dixido de carbono nessasestruturas. Esses agentes agressivos podem comprometer as estruturas de concreto armado porpropiciar a carbonatao da pasta de cimento hidratado, uma despassivao do ao e uma possvelcorroso da armadura do concreto, sendo que a maioria dos problemas de corroso de armaduraspode estar relacionada presena de ons cloretos (ARYA e XU, 1995). Portanto, pretende-sedeterminar valores numricos para os coeficientes de difuso, de diferentes misturas de concretos,frente penetrao de ons cloretos.

1.1 OBJETIVOS DA PESQUISA

Este trabalho tem como objetivo geral determinar os valores dos coeficientes de difuso decloretos, em concretos confeccionados com diferentes relaes gua/cimento, tipos de cimentos,temperaturas e tempo de cura.

E tem como objetivos especficos:

determinar a resistncia penetrao de ons cloreto nos concretos produzidos;

avaliar a influncia de diferentes temperaturas, tempo de cura, tipos de cimentos erelaes gua/cimento na resistncia compresso axial dos concretos confeccionados;

fazer uma anlise comparativa entre os mtodos de penetrao de cloretos da ASTM 1202C / 92 e o proposto por ANDRADE (1993);

prever a vida til dos concretos produzidos atravs de modelos matemticos;

analisar comparativamente resistncia compresso axial dos concretos produzidos comos parmetros de durabilidade estudados neste trabalho.

1.2 ESTRUTURA DA PESQUISA

A apresentao da pesquisa foi estruturada em cinco captulos, conforme descrito a seguir.

O presente captulo contm a introduo, onde se faz uma contextualizao do tema,destacando-se os objetivos a serem atingidos pelo trabalho, suas limitaes e a estrutura da pesquisa.

No segundo captulo feita, atravs da discusso dos resultados de uma reviso bibliogrfica,uma abordagem de temas julgados importantes para um completo entendimento deste trabalho.

4Apresentam-se inicialmente conceitos bsicos como durabilidade, vida til, mecanismos de transporteno concreto e corroso de armadura neste. Enfoca-se ento, especificamente, a ao dos ons cloreto,suas fontes de ingresso, tipos, teores crticos e os fatores que influenciam sua penetrao no concreto. fornecida ainda um uma descrio dos mtodos utilizados, neste trabalho, para medir a penetraode cloretos no concreto.

O procedimento experimental abordado no captulo 3. Nele apresenta-se a caracterizaodos materiais, a definio dos ensaios e a confeco dos corpos-de-prova. Aborda-se ainda ametodologia do ensaio adotada para a determinao do coeficiente de difuso, bem como a dosensaios complementares de resistncia compresso axial e penetrao acelerada de cloretos.

No quarto captulo so apresentados e analisados os resultados obtidos durante o programaexperimental, e discutidos os mesmos, a partir de argumentos embasados na reviso bibliogrfica.

O quinto captulo traz, de maneira sucinta, as concluses da pesquisa, abordando a influnciadas variveis estudadas sobre o coeficiente de difuso de cloretos, a penetrao destes ons noconcreto, bem como, na resistncia compresso. Tambm fazem parte deste captulo sugestes parafuturos trabalhos.

1.3 LIMITAES DO TRABALHO

Por limitaes de tempo e recursos para realizao da pesquisa, no foi possvel abordar emum nico trabalho mais variveis, como outros tipos de cimentos, incorporaes de adies aoconcreto, bem como valores superiores as das variveis estudadas, dentre outras. Portanto, essesoutros aspectos que influenciam na penetrao de cloretos no sero abordados.

Para esta pesquisa foram definidos cinco nveis para a relao gua/cimento, a temperatura eo tempo de cura, como tambm dois tipos de cimentos, e os resultados limitam-se a estas variveis.Mudanas nas mesmas podem implicar em resultados diferentes.

Vale a pena ressaltar tambm que um pouco escassa a bibliografia encontrada, sobre oestudo especfico que se prope a pesquisa.

2 REVISO BIBLIOGRFICA

2.1 DURABILIDADE

Segundo o CIB W80/RILEM 71-PSL (1983), a durabilidade a capacidade que um produto,componente ou construo possui de manter o seu desempenho acima dos nveis mnimosespecificados, de maneira a atender s exigncias dos usurios, em cada situao especfica.

De acordo com o Comit do ACI-201 (1991), durabilidade pode ser entendida como acapacidade para resistir a aes de intempries, ataques qumicos, abraso ou qualquer outroprocesso de deteriorao.

As estruturas de concreto armado devem ser construdas para desempenhar as funes quelhe foram atribudas, durante um perodo de vida previsto ou, pelo menos, razovel. Assim, segundoNEVILLE (1997), o concreto considerado durvel.

O concreto, quando comparado a outros materiais estruturais, o de uso mais difundido e omais verstil pelas caractersticas que apresenta. Entretanto, apesar das grandes vantagens quepossui, alguns problemas tm sido detectados com relao sua durabilidade. Nos ltimos anos,vrios estudos vm sendo realizados sobre patologias de concretos e deteriorao prematura dasedificaes (ANDRADE, 1997; NINCE, 1996; ARANHA, 1994; LIBRIO, 1990; DAL MOLIN, 1988,dentre outros).

Os problemas de durabilidade so freqentemente causados por uma conjuno de fatoresque incluem a falta de conhecimento do meio ambiente a que ficaro expostas as estruturas,especificaes inadequadas e construo executada em desacordo com normas tcnicas.

Isto importante porque dependendo das condies ambientais e climticas, o concreto estsubmetido aos efeitos de um conjunto de agentes agressivos e diferentes fatores destrutivos, quepodem atuar de maneira isolada ou conjunta, associando-se a cada um deles efeitos caractersticos. Oresultado das interaes ambientais com a microestrutura do concreto a mudana de suaspropriedades (SILVA e DJANIKIAN, 1993). Se as estruturas no so bem projetadas e executadas asmesmas no resistem a este desgaste ambiental pelo tempo requerido em projeto.

As aes do meio ambiente so devidas a agentes climticos (temperatura e umidade,compreendendo aes de alternncias de temperaturas que provocam o congelamento e o degelo dagua no interior do material e de molhagem e secagem, da radiao solar, entre outros), agentesqumicos (presena de ons agressivos no concreto no meio fluido que o envolve) e agentes biolgicos(como microorganismos).

6De acordo com MEHTA (1993) e SILVA FILHO (1994), a durabilidade das estruturas deconcreto armado controlada por dois fatores: o concreto em si, como material compsito, e ascondies do meio ambiente circundante das estruturas. Como, em geral, no se pode lidar com amelhoria das condies ambientais e, considerando que, quanto mais vulnervel for o concreto aotransporte interno de gua, gases e outros agentes agressivos, maior ser a probabilidade da suadegradao, a nica sada, para se evitar a degradao dos concretos, a reduo, ao menor nvelpossvel, da sua porosidade (SOUZA e RIPPER, 1998).

A qualidade do concreto depende, principalmente, da relao gua/cimento, da cura e do graude hidratao, sendo esses os principais parmetros que regem as propriedades de absoro capilarde gua, de permeabilidade, de migrao de ons e de difusividade de gua ou de gases, bem como amaioria das propriedades mecnicas, como a resistncia compresso, trao, o mdulo deelasticidade, abraso, dentre outras (HELENE, 1997). Segundo o mesmo autor, a qualidade doconcreto na obra deve ser assegurada por procedimentos corretos de mistura, transporte, lanamento,adensamento, desmoldagem, cura e por critrios adequados de projeto.

A incorporao de materiais pozolnicos, como adio ou em substituio do cimento, emgeral, quando em teores adequados, aumenta a durabilidade de argamassas e concretos, desde queseja efetuada uma cura adequada. Este fato ocorre devido ao Ca (OH)2, oriundo das reaes dehidratao do cimento, reagir com a pozolana para formar produtos de hidratao secundrios (C-S-Hde baixa densidade) que preenchem os vazios capilares grandes e refinam a estrutura dos poros. Istoacarreta uma reduo na porosidade e um ganho na resistncia mecnica. medida que se reduz oingresso de agentes agressivos, o concreto se torna mais resistente a ambientes agressivos, desdeque no ocorram alteraes crticas na microestrutura, como por exemplo uma queda significativa dareserva alcalina. Outro aspecto positivo da reao pozolnica a reduo do teor de Ca(OH)2 damatriz de cimento, tornando-a mais resistente ao ataque de sulfatos e ocorrncia da reao lcali-agregado (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

Cabe ressaltar que a resistncia de uma estrutura de concreto ao do meio ambiente e aouso depender da resistncia do concreto e da resistncia da armadura, ou seja, qualquer um dos doisque se deteriore comprometer a estrutura como um todo (HELENE, 1997). Isto explica a importnciado controle da corroso.

2.2 VIDA TIL

Estimar a vida til das estruturas de concreto armado de fundamental importncia para quese possa abordar, de forma quantitativa, a questo da durabilidade das estruturas.

7De acordo com ANDRADE (2000a), entende-se por vida til o perodo de tempo em que aestrutura conserva seus requisitos de projeto como segurana, funcionalidade e esttica, sem custosinesperados de manuteno.

HELENE (1997) ressalta que a vida til das estruturas depende do desempenho dos elementose componentes estruturais propriamente ditos e dos demais componentes e partes da obra. Essesdemais componentes, incorporados estrutura, tais como drenos, juntas, aparelhos de apoio,instalaes, pingadeiras, rufos, chapins, impermeabilizaes e revestimentos, dentre outros,apresentam vida til, geralmente, menor que a do concreto, exigindo previses adequadas para suassubstituies e manutenes, j que esto ali para proteger a estrutura do concreto. Portanto, oconceito de vida til pode aplicar-se estrutura como um todo ou s suas partes, sendo diferente emcada caso.

TUUTTI (1982) prope um modelo simplificado de previso da vida til para as estruturas deconcreto armado, considerando a degradao devida ao fenmeno de corroso das armaduras, noqual divide esta vida til em duas fases: perodo de iniciao e perodo de propagao (Figura 1). Estemodelo puramente qualitativo, sendo muito citado devido sua simplicidade descritiva.

Figura 1 Modelo de vida til de TUUTTI (1982)

A durao do perodo de iniciao caracterizada por um baixo grau de corroso, sendodeterminada pela velocidade com que a regio do cobrimento modificada pela concentrao deagentes agressivos ou reduo do pH. De acordo com HELENE (1993), o perodo de temponecessrio para que a frente de cloretos ou a frente de carbonatao atinja a armadura e a despassive.

Grau mximo aceitvel de corroso

O2, , UR

CO2, Cl-

Iniciao Propagao

Vida til (tempo antes de reparar)

Tempo

Gra

u de

cor

ros

o

8No perodo de propagao a corroso da armadura comea a se desenvolver com a formaoda pilha eletroqumica, at que chega a um grau de deteriorao inaceitvel, seja do ponto de vista dasegurana, da funcionalidade ou, ainda, da esttica (ANDRADE, 2000). Neste perodo, a velocidade dedifuso do oxignio, a temperatura, e a resistividade da soluo dos poros so fatores que exercemgrande influncia. A deteriorao avana, sendo os mecanismos de corroso existentes oscontroladores da durao desta etapa (TEIXEIRA, 1998). Entretanto, deve-se salientar que a corrosodas armaduras no um processo contnuo, podendo ser interrompido a qualquer momento, pelaausncia de qualquer fator necessrio para que o mesmo continue ocorrendo.

Um grande nmero de pesquisadores (ANDRADE, 2000a; ANDRADE, 2000b; POULSEN,1996 e SILVA, 1998, dentre outros) esto voltados para modelagem dos fatores que influenciam acorroso das armaduras, por ser esta uma das manifestaes patolgicas que mais ataca as estruturasde concreto armado. A corroso devido ao dos ons cloretos, por sua vez, a pior das corroses,por sua velocidade e portanto se constitui em uma das principais causas de deteriorao precoce, deestruturas de concreto armado (SWAMY et al., 1998).

Muitos modelos de previso de vida til de estruturas de concreto sujeitas ao de cloretostm sido baseados nos princpios da difuso, que a principal forma de transporte de cloretos emconcretos saturados. Isto porque a permeabilidade ocorre apenas em situaes especiais, onde severifica diferena de presso, e a absoro capilar s permite a entrada de cloretos a profundidadespequenas, em relao superfcie exposta. Portanto, para que o on cloreto atinja a armadura, ele semovimenta principalmente por meio de difuso (WAYERS, 1998). Por isso, a maioria dos modelosmatemticos disponveis para previso da penetrao de ons cloreto no concreto baseia-se nasegunda lei de Fick da difuso, definida posteriormente pelas equaes 2.4 e 2.5.

As medidas necessrias para estimar a vida til das estruturas so escolhidas levando-se emconsiderao as caractersticas dos materiais, as condies de exposio e os modelos dedeteriorao. Porm a determinao da durabilidade e da vida til das estruturas extremamente difcilde ser realizada devido ao sinergismo existente entre os diversos fatores que regem as vrias formasde degradao.

2.3 MECANISMOS DE TRANSPORTE NO CONCRETO

Segundo NEPOMUCENO (1992), o principal fator de deteriorao de estruturas de concretoarmado a interao do meio ambiente com o concreto. Esta interao ocorre atravs da penetraode agentes agressivos pelos poros do concreto. O que determina esse mecanismo de transporte noconcreto a configurao dos poros (tipo e distribuio do tamanho dos poros ou microfissuras) e o

9seu preenchimento com gua (NEVILLE, 1997), bem como as microfissuras na matriz da pasta decimento hidratado e da interface pasta-agregado (FIB BULLETINS, 1999).

CASCUDO (1997) tambm considera que a estrutura porosa da pasta de cimento endurecida o que influencia decisivamente no transporte de substncias no interior do concreto. Segundo o autor, ainterconexo dos poros determina a porosidade aberta, que possibilita o transporte das substnciasdentro do concreto; j a distribuio do tamanho dos poros interfere na velocidade de transporte.

Os mecanismos de transporte no concreto dependem ainda das caractersticas fsicas equmicas e da concentrao superficial das substncias que penetram no material, das condiesambientais, do grau de umidificao do concreto e da temperatura (NEPOMUCENO, 1992). Por outrolado, a capacidade de fixao dos ons agressivos por parte do concreto, atravs de reaes qumicasou da adsorso fsica, reduz o potencial agressivo destes.

O ingresso de fluidos (lquidos e gases) e ons agressivos no concreto ocorre atravs dapermeabilidade (infiltrao ou penetrao sob presso externa), difuso (gradiente de concentrao),absoro (presso interna) e da migrao (efeito de um campo eltrico) (FIB BULLETINS, 1999). Estesmecanismos podem atuar simultaneamente, ou sucessivamente, ao longo do tempo, dependendo dascondies de exposio (temperatura, umidade, dentre outras) a que o concreto esteja submetido. Aseguir sero descritos os principais mecanismos de transporte no concreto.

2.3.1 Permeabilidade

A permeabilidade pode ser definida como a facilidade com que um fluido pode escoar atravsde um slido, sob um gradiente de presso externa, sendo determinada pela continuidade e tamanhodos poros na estrutura do slido (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

O mecanismo de penetrao de gua sob presso se caracteriza pela existncia de umgradiente hidrulico que fora a entrada da gua no concreto (FERREIRA, 1999). Este tipo demovimentao est diretamente relacionado com a porosidade, e sua determinao se constitui em ummecanismo indireto de medio desta propriedade do concreto.

Os principais fatores que determinam a formao da estrutura de poros e que portantoinfluenciam a facilidade com que fluidos, lquidos ou gases penetram e se deslocam pelo concreto, sobos mais distintos gradientes de presso, so o tipo de cimento, a relao gua/cimento, o grau dehidratao do cimento, o teor e tipo de adio, a presena de microfissuras ou fissuras(RASHEEDUZZAFAR, 1992).

10

De acordo com UCHIKAWA, citado por LOPES (1999), a permeabilidade aumentaexponencialmente com o aumento da relao gua/cimento e cai bruscamente com a evoluo dahidratao. NEVILLE (1997) mostra dados em que o valor do coeficiente de permeabilidade noconcreto decresce at 4 ordens de grandeza com a diminuio da relao gua/cimento de 0,75 para0,26, sendo que, no intervalo de variao da relao gua/cimento de 0,75 a 0,45, a permeabilidadedecresce duas ordens de grandeza. A Tabela 1 mostra valores do coeficiente de permeabilidade emdiversas idades de uma pasta de cimento.

Tabela 1 Relao entre permeabilidade e relao gua/cimento para pastas com93% do cimento hidratado (NEVILLE, 1997)

Idade (dias) Coeficiente de Permeabilidade - K (m/s)Fresco 2.10-6

5 4.10-106 1.10-108 4.10-11

13 5.10-1224 1,10-12

Final 6.10-13

De acordo com NEVILLE (1997), o gel de silicato de clcio hidratado apresenta, em mdia,uma porosidade de 28%, porm os poros so muito pequenos e por isso a permeabilidade ocorre emmaior escala atravs dos poros capilares. Com o decorrer da hidratao do cimento, os poros capilaresvo sendo preenchidos pelo gel e assim a permeabilidade diminui, sendo este fenmeno maispronunciado em concretos com menores relaes gua/cimento. Segundo HELENE (1993), ocoeficiente de permeabilidade pode variar seis ordens de grandeza de 1 a 28 dias, conforme seprocessa a hidratao do cimento, devido a mudanas na estrutura de poros do concreto durante esteperodo.

Esta situao pode ocorrer em estruturas submersas ou parcialmente submersas.

Para o regime laminar, estacionrio e no turbulento, a permeabilidade de gua no concretopode ser modelada pela lei de Darcy, conforme a equao 2.1 (NEVILLE, 1997).

S

Q

x

HkV == (2.1)

Onde:

V velocidade de percolao da gua, em m/sk coeficiente de permeabilidade da gua no concreto, em m/s

11

H gradiente de presso da gua, em m.c.a.x espessura de concreto percolado pela gua, em mQ vazo de gua percolada, em m3/cS rea da superfcie confinada por onde percola a gua, em m2.

A penetrao de cloretos no concreto atravs deste fenmeno de importncia em casosparticulares de estruturas marinhas ou estruturas com grande presso hidrosttica, como, por exemplo,reservatrios de gua (KROPP, 1995).

2.3.2 Absoro capilar

De acordo com PETRUCCI (1987), absoro capilar o processo fsico pelo qual o concretopreenche e retm gua nos poros e condutos capilares devido tenso superficial atuante nestes.

Como o concreto um material hidrfilo, que tem grande afinidade com a gua, torna-se difcilcontrolar a absoro capilar da gua no mesmo. Segundo FERREIRA (1999), a tendncia do concretode adsorver gua vai ocasionar, se existir disponibilidade suficiente de gua, uma suco de gua parao interior dos poros. Se estes poros forem muito pequenos, este fenmeno poder provocar umacrscimo na profundidade de penetrao, gerando o efeito conhecido como ascenso capilar.

HO e LEWIS (1987) comentam que uma absoro lenta indica a existncia de capilares depequenos dimetros, com maior profundidade alcanada, o contrrio de uma absoro rpida queindica a existncia de capilares maiores com menor profundidade atingida e maior quantidade de guaadsorvida. O que demonstra que, nas estruturas expostas ao ar, a taxa de absoro de gua porabsoro capilar serve como um indicativo do transporte de gua no concreto. Entretanto, segundoHELENE (1993), o mais importante a intercomunicabilidade dos capilares, sendo menos relevante odimetro desses, pois de acordo com suas constataes, concretos de baixa relao gua/cimento tmcapilares de menor dimetro e ao mesmo tempo muito menos intercomunicveis, resultando em menorabsoro de gua e, tambm, menor profundidade de penetrao dessa gua.

HELENE (1986) observou, em concretos de cimento Portland comum, a 28 dias de idade,alturas ou profundidades de penetrao de gua por absoro capilar de 2 cm para relaogua/cimento de 0,40 e de 6 cm para relao de 0,60, durante um perodo de 24 horas.

De acordo com HELENE (1993), a absoro capilar pode ser modelada pela lei de Jurin querelaciona a altura de ascenso capilar ao tempo de contato com a gua (equao 2.2):

12

trv

h

=

2

1 (2.2)

Onde:

h altura ou penetrao da gua no capilar, em mv tenso superficial da gua, em kg/m (75.10-4)r raio do capilar, em m - viscosidade de gua, em kg.s/m2 (13.10-5)t perodo de tempo para atingir a penetrao h, em s.

Uma vez que, atingida uma determinada altura de ascenso, pode-se dizer, quandocomparada difuso, que, a partir da saturao, a absoro capilar de durao limitada, pois asforas capilares passam a ser insuficientes para gerar movimentao do fluido, at que as condiesse alterem (CALADA, 2000). Segundo a mesma autora, h um limite para o tempo de absoro, apartir do qual a penetrao do lquido pra e o ingresso continua por difuso.

O ingresso da gua por absoro capilar depende das caractersticas do lquido, tais comoviscosidade, densidade e tenso superficial, e das caractersticas do concreto, como estrutura dosporos (raio, tortuosidade e continuidade dos capilares) e teor de umidade (BAUER, 1995;NEPOMUCENO, 1992). Deve-se considerar o maior ou menor grau de hidratao do concreto. No habsoro capilar em concretos saturados, pois o concreto deve estar com os poros secos ouparcialmente secos para que seja possvel a absoro de gua por capilaridade (HELENE, 1993).

A absoro capilar ocorre principalmente em concretos aparentes e naqueles em contato comsolos midos e ou sujeitos a ciclos de umedecimento. Com relao penetrao de ons cloreto, oprincipal mecanismo quando a estrutura est submetida a ciclos de molhagem e secagem. No perodode molhagem a superfcie absorve rapidamente a soluo de cloreto e, no perodo de secagem, a guaevapora e o sal se deposita no concreto. Com os ciclos posteriores h um progressivo aumento daconcentrao de cloretos na soluo dos poros do concreto. Dependendo da umidade relativa doambiente, o sal reduz a evaporao, aumentando a umidade no interior do concreto, devido a suahigroscopicidade (KROPP, 1995).

2.3.3 Difuso de ons

A difuso pode ser entendida, segundo SILVA FILHO (1994), como o mecanismo pelo qual ofluido se movimenta em funo da existncia de um diferencial de potencial qumico (o fluxo dasubstncia que difunde tende a igualar as concentraes) ou de um gradiente de temperatura/umidade

13

e, ao contrrio dos mecanismos de transporte anteriores, no depende do fluxo de fluidos. Durante ofenmeno, a substncia se difunde em uma direo de forma a igualar as concentraes, eliminando ogradiente. Quando o gradiente se mantm atravs da entrada e sada contnua da substncia nosentido do extremo de maior concentrao para o de menor, obtm-se um fluxo contnuo, ou tambmchamado estado estacionrio.

Este fenmeno ocorre tanto para substncias presentes em meio lquido como para aquelasem meio gasoso. Os dois principais agentes agressivos que comprometem as armaduras, o CO2 e osons cloreto, tm sua penetrao controlada principalmente por este fenmeno. Entretanto, como oenfoque dado neste trabalho para a penetrao de cloretos, apenas o fenmeno que ocorre em meiolquido ser discutido.

No concreto, a difuso ocorre devido ao contato ntimo da soluo presente nos poros com omeio ambiente, sendo o fenmeno mais intenso quanto maior a sua concentrao na soluo externa(MONTEIRO, 1996).

Fick foi o primeiro, em 1855, que realizou uma adaptao da equao emprica de Fourier, deconduo do calor, ao fenmeno da difuso. O mesmo definiu que o fluxo de uma substncia atravsde um meio diretamente proporcional ao produto da difusividade pelo gradiente de concentrao,medido na direo perpendicular seo do fluxo (equao 2.3) (TUUTTI, 1982).

x

cDJ eff

= (2.3)

Onde:J fluxo da substncia, em mol/(cm2.s);Deff coeficiente efetivo de difuso, em cm2/s;

x

c

gradiente de concentrao na direo do fluxo, em mol/cm4

O sinal negativo indica que o fluxo ocorre no sentido oposto ao aumento da concentrao. Estaequao chamada de primeira lei de Fick e se aplica para fenmenos de difuso em estadoestacionrio, para o clculo do coeficiente efetivo de difuso (Deff). Quando esta condio no atendida, ou seja, para o estado no estacionrio, que contempla o fluxo varivel com o tempo e aprofundidade de penetrao, recorre-se segunda lei de Fick, para o clculo do coeficiente aparentede difuso (Da) (equao 2.4):

2

2

x

cD

t

ca =

(2.4)

14

A soluo para a equao 2.4 dada pela equao 2.5.

=

tD

xerf

CC

CC

as 21

0

0 (2.5)

Onde:

C concentrao na profundidade consideradaC0 concentrao inicial do agente agressivo que penetrou no interior do concretoCs concentrao do agente agressivo na superfcie do concreto, admitida constanteerf funo do erro de Gaussx profundidade considerada, geralmente em mDa coeficiente aparente de difuso, geralmente em m2/st tempo considerado, geralmente em s.

Pode-se utilizar esta lei para predizer a vida til de um elemento de concreto armado pois,conhecendo-se parmetros como C, C0, Cs e Deff, possvel estimar em quanto tempo (t) os agentesagressivos alcanaro a armadura. Outra informao importante, que pode ser obtida, o tempo (t)necessrio para que a concentrao de cloretos (C) alcance a concentrao limite para que hajacorroso (ANDRADE, 2000). Segundo CABRAL (2000), existem outras formulaes mais recentes parase modelar a penetrao de agentes agressivos para o interior do concreto, mas a segunda lei de Fick utilizada em funo da sua extrema simplicidade de resoluo matemtica e devido a suaconsagrao, quando comparada s demais formulaes propostas, que ainda necessitam devalidaes mais consistentes.

Entretanto, estas leis so vlidas para materiais homogneos, com poros contnuos, que noreagem com o on em movimento e no mudam com o tempo (DHIR et al., 1998). Para estudar ofenmeno da difuso em materiais porosos necessrio conhecer a sua estrutura de poros. No casodo concreto, um material com estrutura de poros complexa, esse estudo torna-se difcil. Por isso osestudos da difuso nesse tipo de material, em geral, sofrem alguma simplificao como, por exemplo,considerar os poros como simples capilares cilndricos (FRANCINETE JR. e FIGUEIREDO, 1999).

Para que ocorra a difuso inica no concreto necessrio um certo teor mnimo de umidade,que permita a movimentao do on, assim quando o mesmo encontra em seu caminho uma regioseca a difuso interrompida. A difuso inica mais efetiva quando os poros da pasta de cimentohidratado esto saturados, mas tambm ocorre em concretos parcialmente saturados (NEVILLE, 1997).

15

Quando os poros do concreto esto totalmente saturados de gua e o sistema est submetidoa baixas presses, o processo de ingresso predominante o mecanismo de difuso dos cloretos,podendo-se considerar neste caso um estado de difuso pura (ANDRADE et al. citados porGUIMARES, 1997).

Conforme HELENE (1993), as adies aumentam a resistncia do concreto penetrao decloretos. Outro fator de alterao da difusividade est relacionado com as caractersticas do cimento,devido ao fato de parte dos cloretos reagir com certos compostos da hidratao do cimento, retendo-os. Segundo NEVILLE (1997), deve-se notar que o coeficiente de difuso varia com a idade, porque osistema de poros do concreto varia com o tempo, especialmente com a evoluo de hidratao docimento.

O coeficiente de difuso depende de vrios fatores. Alguns j foram citados acima, tais como otipo de cimento; a incorporao de adies no concreto; o grau de saturao dos poros, influenciando ograu de saturao dos poros, podendo ser citados tambm a porosidade, a natureza do lquido quedifunde, a temperatura, a relao gua/cimento e o tipo de ction presente na soluo do poro(HELENE, 1993). De acordo com NEVILLE (1997), o aumento da relao gua/cimento poderepresentar um aumento da difusividade, porm esta influncia bem menor no processo de difusodo que nos outros mecanismos de penetrao de cloretos.

Outro fator importante que, como os ons so carregados eletricamente, durante o processode difuso h movimentao de outros ons para que a neutralidade eltrica seja mantida. Por issopodem ocorrer trocas inicas entre a soluo dos poros e a superfcie do concreto. Segundo KROPP(1995), medida que a soluo seja, respectivamente, de cloreto de sdio, cloreto de clcio ou cloreto

de magnsio, a taxa de difuso cresce. Para GJRV et al. (1994) a troca no tipo de ction, porexemplo de sdio para clcio, na soluo fonte de cloreto, pode aumentar a taxa de penetrao decloreto, portanto, o coeficiente de difuso obtido de diferentes tipos de soluo de sal no socomparveis.

2.3.4 Migrao de ons

O mecanismo de migrao um processo de transporte forado de ons pela ao de umcampo eltrico. Este campo eltrico pode ser oriundo da deflagrao de pilhas de corrosoeletroqumicas ou de uma diferena de potencial gerada por uma fonte externa (HELENE, 1993).Durante este fenmeno, os ons cloreto (com carga eletronegativa) se movem no sentido da armadura,desde que a mesma esteja polarizada positivamente (BAUER, 1995).

16

O transporte de massa, neste caso, obedecer a lei de Faraday (HELENE, 1993), descrita naequao 2.6.

Fn

atim

= (2.6)

Onde:

m massa do metal corrodo, em gi corrente eltrica em At tempo em sa massa atmican valncia dos ons do metalF constante de Faraday (96.493C)

A maior ou menor resistncia migrao de ons cloretos est vinculada aos fatores queinfluenciam na penetrao de cloretos.

2.3.5 Mecanismos combinados

Segundo HELENE (1993), as maiores penetraes de cloreto so observadas onde osmecanismos de penetrao de cloretos podem atuar simultaneamente. Este autor, citando GALLUPO(1985), apresenta uma proporo de 1:3:10 para situaes onde ocorre difuso pura, difuso associada absoro capilar e os trs mecanismos de penetrao em conjunto, respectivamente.

De acordo com GUIMARES (1997), geralmente a difuso pura ou a permeabilidade pura sacontecem em estruturas saturadas, onde as foras capilares no podem atuar. J para o concretoseco ou no saturado, a suco capilar o fenmeno predominante. A Figura 2 ilustra como umamesma pea estrutural pode estar sujeita a diferentes mecanismos de transporte.

17

Figura 2 Atuao simultnea de diversos mecanismos de transporte em umaestrutura martima (Concrete Society Working Party apud PERRATON etal., 1992)

2.4 CORROSO DA ARMADURA NO CONCRETO

Como indicado no captulo 1, o problema de corroso das armaduras em estruturas deconcreto armado vem sendo alvo de muitos estudos (HELENE, 1993; BAUER, 1995; FIGUEIREDO,1994; MONTEIRO, 1996; TEIXEIRA, 1998, dentre outros) por ser um fenmeno que, alm deapresentar um grande ndice de ocorrncia, pode reduzir significativamente a vida til das estruturas,ocasionando conseqncias negativas para a estabilidade, funcionalidade e esttica das estruturas.

MAGALHES et al., citados por HELENE (1993), estudaram 145 viadutos de concreto em SoPaulo e concluram que 58% deles apresentavam corroso. ANDRADE (1997) constatou, atravs delevantamento das manifestaes patolgicas, no estado de Pernambuco, que 64% destas eramdevidas corroso da armadura. ARANHA (1994) levantou dados apontando que a corroso dearmaduras em estruturas de concreto armado a mais freqente manifestao patolgica,correspondendo a aproximadamente 43% do total das manifestaes patolgicas encontradas em 348obras inspecionadas na regio amaznica, no perodo de 1976 a 1993.

A importncia do estudo da corroso tambm est relacionada com aspectos econmicos, umavez que os custos com reparos so extremamente altos. De acordo com ULLER et al., citados porTEIXEIRA (1998), os custos de recuperao da metade das 575.000 pontes dos Estados Unidos,afetadas pela corroso de armaduras, ultrapassam 50 bilhes de dlares. De acordo com VILLARINO

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et al. (1995), os problemas causados pela corroso so to severos que as vezes prefere-se demolir aestrutura a realizar o reparo necessrio, que normalmente tem um elevado custo econmico.

O processo de corroso das armaduras no interior do concreto ocorre basicamente pormecanismos eletroqumicos, ou seja, h uma reao qumica que envolve a conduo de cargas(eltrons) entre regies diferentes de um mesmo metal. Em uma regio ocorrem as reaes de perdade eltrons (regio andica), enquanto em outra se processam as reaes de consumo de eltrons(regio catdica). A circulao de ons ocorre pelo eletrlito, que no caso do concreto a soluocontida nos seus poros. Na regio andica ocorrem as reaes de oxidao do metal, que consiste nadissoluo do tomo metlico ou na liberao de ons metlicos para o eletrlito e estabelecimento deum fluxo de eltrons atravs do eletrodo (metal) para a regio catdica. Na regio catdica ocorrem asreaes de reduo dos ons presentes no eletrlito (GONZLEZ et al., 1993). Em outras palavras, osons de ferro (Fe++), com carga eltrica positiva no nodo, passam para a soluo, enquanto oseltrons livres (e-), com carga eltrica negativa, passam pelo ao para o ctodo, onde so absorvidospelos constituintes do eletrlito e combinam-se com a gua e o oxignio para formar os ons dehidroxila (OH-)(GENTIL, 1996).

Na regio andica (corroda) a reao que ocorre a dissoluo do ferro (oxidao), descritana equao 2.7 (ANDRADE, 1992).

Fe Fe+2 + 2e- (2.7)

A reao catdica, expressa pelas equaes 2.8 e 2.9, depender, para ocorrer, dadisponibilidade de oxignio e do pH prximo superfcie do metal (ANDRADE, 1992).

2H + 2e- H2 (2.8)H2O + 1/2O2 + 2e- 2OH- (2.9)

Em condies normais, a armadura no interior do concreto encontra-se protegida qumica efisicamente. A proteo qumica fornecida pela fase aquosa, contida nos poros, pois esta possui altaalcalinidade, o que favorece a formao de uma camada de xidos de ferro estveis, compacta eaderente sobre a superfcie do ao, chamada de camada de passivao. A proteo fsica se deve barreira que o concreto de cobrimento exerce penetrao de agentes agressivos desencadeadoresda corroso, tais como os ons cloreto, o dixido de carbono (CO2) e o oxignio (ACI 222, apudFRANCINETE JR. e FIGUEIREDO, 1999).

Essa situao de proteo em que se encontra a armadura no interior do concreto pode durarindefinidamente, desde que o concreto apresente boa qualidade e no fissure, o que facilitaria oingresso de agentes agressores, e que o mesmo no tenha suas caractersticas fsicas ou mecnicas

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alteradas devido ao de agentes agressivos. Entretanto, por apresentar uma estrutura porosa, oconcreto no funciona como uma barreira perfeita contra a penetrao dos agentes desencadeadores epropagadores da corroso, chegando-se concluso de que, dentro de algum tempo, a armadura seratacada e o processo de corroso iniciar (ANDRADE, 1992).

Iniciada a corroso da armadura, a resistividade eltrica do concreto e o acesso de oxignioat a superfcie da armadura so os principais fatores controladores do processo. A resistividadecontrola a mobilidade dos ons, dificultando a sua circulao, enquanto que a ausncia de oxignioprximo superfcie do ao interrompe todo o processo, j que, sem oxignio, as reaes catdicasno ocorrem (FRANCINETE JR. e FIGUEIREDO, 1999). Segundo HELENE (1993), um maior teor decloretos, assim como uma maior mobilidade destes por ao do campo eletroqumico gerado pela pilhade corroso, tambm pode acelerar a velocidade de corroso. Ainda, de acordo com o autor, ascaractersticas e propriedades do concreto de maior interesse para o estudo da velocidade do processode corroso eletroqumica das armaduras so a resistividade eltrica do concreto, o coeficiente dedifuso de cloretos e os parmetros de dissoluo e difuso do oxignio na soluo aquosa dos porosdo concreto.

A corroso conduz formao de xidos/hidrxidos de ferro, produtos de corrosoavermelhados, pulverulentos e porosos, denominados ferrugem, e s ocorre com a existncia de umeletrlito, uma diferena de potencial, oxignio, podendo ainda existir agentes agressivos (HELENE,1986).

Segundo GONZLES et al. (1996), os produtos finais da corroso possuem um volume maiorque o ao original, o que pode acarretar tenses internas elevadas, gerando fissurao e destacamentodo cobrimento do concreto. Os efeitos sobre a estrutura afetam o ao, pela reduo da seo edecrscimo da resistncia mecnica, e o concreto, pela fissurao, aparecimento de manchas deferrugem e destacamentos do cobrimento, resultando tambm na perda da aderncia entre ambos.

A corroso pode ser acelerada por agentes agressivos contidos ou absorvidos pelo concreto,entre eles pode-se citar os ons sulfetos (S--), os cloretos (Cl-), os nitritos (NO3-), o gs sulfdrico (H2S),o ction amnio (NH4+), os xidos de enxofre (SO2, SO3), fuligem, dentre outros. Esses agentes nopermitem a formao ou quebram a pelcula existente de passivao do ao, acelerando a corroso(HELENE, 1986).

Os ons cloretos so considerados os agentes mais problemticos no processo de corroso dearmaduras, tanto no que diz respeito ao perodo de iniciao quanto ao de propagao. Portanto, na

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seqncia, ser dado um enfoque maior questo do comportamento dos cloretos no concretoarmado.

interessante notar porm que, uma vez que gua, oxignio e ons cloreto desempenhampapis importantes no processo de corroso das armaduras e de fissurao e deteriorao doconcreto, a porosidade do concreto passa a ser um fator crtico que controlar os vrios processosenvolvidos no fenmeno (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Uma boa cura tambm apresenta uma certainfluncia sobre a corroso, e seu efeito notado principalmente na regio do cobrimento (NEVILLE,1997).

2.5 AO DOS ONS CLORETOS

Alguns autores afirmam que a penetrao de ons cloreto a principal causa da corroso(MANGAT e MOLLOY, 1994; SWAMY et al., 1998; VILLARINO et al., 1995, dentre outros). Estefenmeno apontado por DELAGRAVE et al. (1996) como a causa mais importante da degradao de800.000 pontes de concreto armado em todo o mundo.

Segundo PREZZI (1996), diversos fatores podem desencadear a corroso das armaduras,entre eles a exposio a ambientes cidos, comuns em estruturas industriais, a carbonatao, a aode bactrias e a penetrao de cloretos. Com exceo do ltimo fator, todos os demais atuamreduzindo a alcalinidade natural do concreto, causando a dissoluo da camada passivante queprotege a armadura da corroso. Entretanto, os ons cloreto so especialmente agressivos, pois socapazes de despassivar a armadura mesmo em condies de pH extremamente elevado (TEIXEIRA,1998).

O carter bsico do concreto dado pela soluo, altamente alcalina, presente nos poros domesmo, a qual possui um pH que varia de 12 a 14. Esta soluo alcalina juntamente com uma certaquantidade de oxignio protege o ao contra agentes agressivos. De acordo com MEHTA eMONTEIRO (1994), essa alcalinidade da soluo dos poros devida existncia de grandesconcentraes de ons Na, K e OH- no fluido dos poros da pasta de cimento e, tambm, formao dohidrxido de clcio durante a hidratao do cimento.

As armaduras nas estruturas de concreto armado encontram-se protegidas pela elevadaalcalinidade do meio em que esto inseridas e por uma barreira fsica que o cobrimento. De acordocom GENTIL (1996), observa-se no Diagrama de Pourbaix (Figura 3), para o ferro, que este material,por estar em um meio com um pH da ordem de 12, fica passivado por uma pelcula de Fe3O4 ou Fe2O3ou pela mistura desses dois xidos, dependendo do potencial de corroso das armaduras. Porm, este

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equilbrio pode romper-se quando o pH do concreto aumenta (> 13) ou reduzido (< 8)(NEPOMUCENO, 1992).

Figura 3 Diagrama simplificado de Pourbaix para o sistema Fe-H2O (GENTIL, 1996)

Essa ruptura da capa passiva, formada de xidos, pela ao dos ons cloreto, se dlocalmente, ou seja, a presena destes ons provoca uma dissoluo pontual desta pelcula e, dada apresena de gua e oxignio, facilita o incio do processo corrosivo. Esta ruptura da camada protetorade passivao pelos cloretos gera pequenas reas ativas, com um pH muito baixo, em torno de 3, quefuncionam como nodo e nas quais, o metal dissolvido. Nas proximidades h a zona catdica, deelevado pH, em torno de 13,5, onde ocorre a reduo do oxignio (NEPOMUCENO, 1992). Valeressaltar que os ons cloreto no so consumidos nas reaes de corroso, permanecendo semprepresentes.

De acordo com NEVILLE (1997), o on cloreto um destruidor de filme passivante sem igual,pois no se observou comportamento to agressivo para outros ons. HELENE (1993) mostra trsteorias apresentadas pelo comit 222 do ACI para explicar o comportamento dos ons cloreto no quediz respeito corroso das armaduras no concreto, descritas a seguir:

a) Teoria do filme xido: esta teoria postula que o on cloreto se infiltra nas falhas do filmexido passivante com maior facilidade que outros ons, em funo do seu pequeno raioatmico, e capaz de dispersar coloidalmente o filme passivante, permitindo o ataque daarmadura.

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b) Teoria da adsorso: nesta teoria admite-se que o on cloreto est adsorvido na superfciedo metal, competindo com ons hidroxila e com oxignio dissolvido. Ento o cloretopromove a hidratao e subsequente dissoluo do ferro em ctions.

c) Teoria do complexo transitrio: segundo esta teoria os ons cloreto competem com ashidroxilas para produo de ons ferrosos pela corroso. Forma-se, ento, um complexosolvel de cloreto de ferro (complexo transitrio). Este composto difunde-se permitindo acontinuao da corroso. A certa distncia do eletrodo, o complexo transitrio rompido,havendo precipitao de hidrxido de ferro e o on cloro fica livre para transportar mais onsferro. Assim, o cloreto no consumido durante a corroso e por este motivo atua comocatalisador do processo. Pode, tambm, ocorrer combinao do cloreto com onshidrognio, produzindo acidificao localizada, o que tambm promove o processocorrosivo. As reaes qumicas aqui envolvidas so apresentadas nas equaes 2.10, 2.11e 2.12.

Fe3+ + Fe2+ + 5Cl- FeCl3 + FeCl2 (2.10)FeCl3 + FeCl2 + 5OH- 5Cl- + Fe(OH)2 + Fe(OH)3 (2.11)Fe2+ + 2H2O + 2Cl- Fe(OH)2 + 2HCl (2.12)

De acordo com CASCUDO (1997), a primeira teoria parece estar relacionada iniciao dacorroso e as outras duas sua propagao. Portanto, o on cloreto, alm de despassivar a armadura,ainda acelera o processo corrosivo medida que participa das reaes de formao dos produtos dacorroso. Ainda, segundo GENTIL (1996), a corroso por ons cloreto do tipo por pite, induzindo formao de falhas de pequena extenso, porm de grande profundidade, sendo de alta gravidade.

De acordo com LIMA (1990), o on cloreto, por apresentar um pequeno raio atmico (3,6),penetra com maior facilidade do que os outros ons na pelcula passiva atravs dos pontos fracos,dissolvendo coloidalmente este pelcula, aumentando sua permeabilidade, rompendo a passividade empequenas regies, originando os pites. Alm disso, o cloreto bom condutor de corrente eltrica, poistende a conservar mais umidade, tornando a soluo dos poros menos resistiva, o que ajuda a acelerara corroso (HELENE, 1986; MEHTA e MONTEIRO, 1994). Na Figura 4 apresenta-se um esquema daatuao do cloreto na corroso das armaduras do concreto.

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Figura 4 Esquema da corroso por pites com atuao dos ons cloreto (THOMPSON et al.,1988)

O tempo que os cloretos levam para chegar at a armadura, denominado perodo de iniciaono modelo de Tuutti (descrito no item 2.2), depender, principalmente, da concentrao de cloretos nomeio externo, da natureza do ction que acompanha o cloreto, da qualidade do concreto (tipo decimento, proporo de aluminato triclcico, relao gua/cimento, dentre outros), da temperatura, daabertura e da quantidade das fissuras (ANDRADE, 1992). E a destruio do metal aumentar com oaumento da concentrao de cloretos porm, esta elevao at um determinado limite onde h aestabilizao. Entretanto, apenas a presena de cloretos no suficiente para iniciar o processo decorroso. Para que este processo se inicie necessrio tambm a presena de oxignio e do eletrlito.Como estes normalmente esto disponveis, a presena do cloreto determinante. Abaixo discute-sequais as possveis fontes do mesmo.

2.5.1 Fontes de cloretos para o concreto

Os cloretos podem ingressar no concreto atravs dos materiais utilizados na sua confeco.Pode-se encontrar cloretos em agregados contaminados, principalmente em regies litorneas, emguas salobras ou excessivamente cloradas, e at mesmo em cimentos, uma vez que os cloretoscontribuem para o aumento das resistncias iniciais. Os mesmos podem tambm ser adicionadosinvoluntariamente ao concreto a partir de alguns aditivos aceleradores de pega, que possuem na sua

Cl H2O

O2

H2O

Fe(OH)2

FeCl2O2 + H2OO2 + H2O

OH-

H+ + +

OH-

Cl-

2e- CtodoCtodo

Armadura

Concreto

Filme dexido de

ferropassivante

nodo

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composio cloreto de clcio (CaCl2). Quando este aditivo entrar em contato com a gua, a suadissoluo provocar a liberao de ons cloreto que permanecero na mistura (FIGUEIREDO et al.,1993).

As normas brasileiras no estabelecem um valor limite de cloretos nos agregados para que osmesmos possam ser utilizados na produo de concretos. Porm, a NBR 6118 (1978) estipula um teorlimite de 500mg de cloreto por litro de gua de amassamento, incluindo neste valor o eventualcontedo de cloretos nos agregados.

Os cloretos tambm podem ser provenientes do contato do concreto com o meio externo, taiscomo atmosferas marinhas, industriais, lquidos contaminados com cloretos, solos salinos, ou ainda,oriundos do uso de sais de degelo (HUSSAIN et al., 1996; HAQUE e KAYYALI, 1995;RASHEEDUZZAFAR, 1992).

Nos casos em que as estruturas j esto prontas, os cloretos do ambiente podem penetrar noconcreto atravs da estrutura de poros capilares contnuos, da zona de interface, caso existam, defissuras e pelos mecanismos clssicos de ingresso de gua e transporte de ons, citados e descritos noitem 2.3. Geralmente, a maioria dos problemas gerados pelos ons cloretos so provocados peloingresso destes ons provenientes do meio ambiente (HELENE, 1993). J que os cloretos incorporadospodem ser evitados atravs de um controle tecnolgico dos insumos.

Cabe ressaltar ainda que, quando os ons cloretos so adicionados no concreto durante a suaconfeco, a reao destes ons com os componentes anidros do cimento se torna mais fcil. Porm,se o cloreto penetrar no concreto aps o incio de suas reaes, restar pouco aluminato triclcicoanidro para reagir com estes ons, podendo ocorrer a despassivao com teores mais baixos de cloretodo que no primeiro caso (BROWNE citado por LIMA, 1990).

Segundo HELENE (1993), o ataque dos cloretos em ambiente martimo, normalmente, maiorna zona de respingos que na zona de nvoa e maior na zona de mar do que em zona submersa.Em regies litorneas, a proximidade do mar faz com que a atmosfera contenha ons cloreto. Aspartculas de gua do mar contendo sais dissolvidos, quando em suspenso na atmosfera, soarrastadas pelo vento e podem depositar-se nas estruturas, podendo o cloreto penetrar por absoroou difuso. Este fenmeno fortemente influenciado pelo vento, sendo a regio da estrutura voltadapara a direo predominante de vento a que apresenta teores mais elevados de cloretos. Os cloretostransportados pelo ar podem percorrer grandes distncias. J foram observados casos de transporte deat 2km ou distncias ainda maiores, dependendo da topografia e do vento (NEVILLE, 1997).

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Onde ocorrem invernos rigorosos, como nos pases do hemisfrio norte, utilizam-se sais (CaCl2e NaCl) como agentes descongelantes de pavimentos, pontes, estacionamentos e caladas. E medida que o gelo ou neve derrete produz-se uma soluo salina que penetra no concreto. Conforme asoluo vai secando, o cloreto vai ficando na camada superficial do concreto e, de acordo com aseveridade da secagem, pode ir se formando sal cristalino sobre a superfcie. Quando logo aps hchuva tem-se uma soluo salina que ir ingressar na estrutura. Observa-se ento uma exposio aciclos de molhagem e secagem e a solues de concentraes diferentes de sal, sendo predominanteo fenmeno da absoro capilar. Contudo, de acordo com as condies de umidade, pode haverpenetrao de cloretos a camadas mais profundas da estrutura pelo processo de difuso inica(KROPP, 1995).

importante ressaltar que outras estruturas que no sofreram a deposio direta dos saispodem ser contaminadas por estes, pois os veculos, ao passarem na estrutura onde ocorreu aaplicao de sais de degelo, carregam em suas rodas a soluo salina, podendo virem a deposit-laem outro local. Estruturas adjacentes tambm podem ser contaminadas com respingos da soluosalina quando da passagem de veculos (KROPP, 1995).

No Brasil, a limpeza de fachadas e pisos cermicos com cido muritico, composto por cidoclordrico, prtica incentivada pelos produtores de peas cermicas de revestimento, uma dasprincipais causas da contaminao do concreto com cloretos em regies distantes do mar (HELENE,1993).

Outra forma de ingresso de cloretos no concreto quando h decomposio do PVC(policloreto de vinila), provocando a formao de cido clordrico gasoso. Esta decomposio tem incioem temperaturas entre 80 a 90C e a formao deste cido cresce com o aumento da temperatura,chegando decomposio total em 300C. Quando o gs entra em contato com superfcies detemperatura inferior ele se condensa e se a superfcie for de concreto este cido pode combinar-secom os componentes do concreto formando o CaCl2, que entrando em contato com gua se dissolve epode penetrar no concreto por absoro capilar ou difuso (KROPP, 1995).

Portanto, diversas fontes de cloretos podem ser responsveis pela contaminao de estruturasde concreto armado.

2.5.2 Tipos de cloreto no concreto

Os cloretos presentes no concreto podem ser encontrados fixos aos produtos de hidratao,seja por adsorso fsica ou por combinao qumica, ou livres, dissolvidos na soluo dos poros do

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concreto. Os ons que efetivamente contribuem para a corroso, bem como para o transporte decloretos no concreto, so os ons livres.

Os cloretos encontrados na forma de cristal slido (ou fixos) no representam riscos elevadospara as estruturas, pois no podem penetrar na porosidade do concreto, por terem dimenses muitomaiores que a dos poros. Os mesmos podem depositar-se por impactao na superfcie do concreto ea permanecerem at que a gua os dissolvam, tornando-o livre, podendo ento ocorrer o transportepara o interior da estrutura (HELENE, 1993).

De acordo com ALONSO e ANDRADE, citados por ISAIA (1995), os maiores responsveis pelafixao dos cloretos so as fases aluminato do material cimentante, em particular o aluminato de clciohidratado, embora para formao do sal de Friedel (ou monocloroaluminato de clcio hidratado) at0,4% do teor total possa tambm se combinar com o C3A da fase no hidratada do cimento(SCHIESSL citado por ISAIA, 1995). Para HELENE (1993), a gerao do Sal de Friedel, compostoformado da combinao qumica de ons cloreto com o aluminato triclcico (C3A), e a adsoro dosmesmos ao C-S-H retardam a difuso destes no concreto, alm de reduzir a quantidade de cloretoslivres, contribuindo para a manuteno da passivao do ao. RASHEEDUZZAFAR (1992) encontrouuma reduo da quantidade de cloretos livres de 41% para 12% quando o teor de C3A do cimentoaumentou de 2% para 12%. Por outro lado, deve-se entretanto chamar ateno para o fato de queteores elevados de C3A tornam o concreto mais vulnervel ao ataque por sulfatos.

No se pode afirmar que o nico parmetro a influenciar na capacidade de reteno decloretos seja o contedo de C3A, pois outros produtos de hidratao parecem ser capazes de fixar umdeterminado valor de cloretos. Segundo TUUTI (1982), a soma das fases C3A + C4AF a que melhorse correlaciona com a capacidade de fixao de cloretos. Tambm os silicatos de clcio so capazesde fixar ons cloreto. O mecanismo neste caso diferente do que acontece com o C3A, ocorrendo poradsorso fsica atravs de foras da superfcie (NEVILLE, 1997).

Cabe ressaltar, quanto ao possvel uso de cimento com elevado teor de C3A, a grandequantidade inicial de calor de hidratao desprendido e conseqente elevao da temperatura, destetipo de mistura, o que pode ser prejudicial em obras com grandes massa de concreto, como o casode muitas estruturas expostas ao mar (NEVILLE, 1997).

Outro ponto importante que deve ser levado em considerao o tipo de ction queacompanha o on cloreto. De acordo com PREZZI et al. (1996), a quantidade de cloretos livres maiorquando proveniente da dissociao do NaCl do que do CaCl2.

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As pozolanas, em particular as cinzas volantes e as escrias de alto forno, so adies queapresentam boa capacidade de fixao de cloretos, por apresentarem teores elevados de alumina emsua composio (ISAIA, 1995). Em geral, as adies minerais que possuem teores de aluminatos emsua composio, quando substituem parte do cimento, promovem alteraes na estrutura de poros, nacomposio da soluo aquosa e na capacidade de fixao dos ons cloreto, reduzindo o teor decloreto livre. Resultados experimentais tm comprovado a reduo na penetrao de cloretos, emconcretos contendo cinza volante (HAQUE e KAYYALI, 1995), cinza de casca de arroz (FERREIRA,1999), slica ativa (HOFFMANN, 2001) e escria granulada de alto forno (OLLIVIER, 1998).

Entretanto, alguns pesquisadores (PAGE et al., 1991a; PAGE et al., 1991b; HAQUE eKAYYALI, 1995; RASHEEDUZZAFAR, 1992, dentre outros) constataram que h uma capacidademxima de fixao de cloretos pelos com