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ISSN 0103-9830
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Diretor: Prof. Dr. Antônio Marcos de Aguirra MassolaVice-Diretor: Prof. Dr. Vahan Agopyan
Chefe do Departamento: Prof. Dr. Alex Kenya AbikoSuplente do Chefe do Departamento: Prof. Dr. João da Rocha Lima Junior
Conselho EditorialProf. Dr. Alex AbikoProf. Dr. Francisco CardosoProf. Dr. João da Rocha Lima Jr.Prof. Dr. Orestes Marraccini GonçalvesProf. Dr. Antônio Domingues de FigueiredoProf. Dr. Cheng Liang Yee
Coordenador TécnicoProf. Dr. Alex Abiko
O Boletim Técnico é uma publicação da Escola Politécnica da USP/Departamento deEngenharia de Construção Civil, fruto de pesquisas realizadas por docentes epesquisadores desta Universidade.
Este texto faz parte da dissertação de mestrado, de mesmo título, que se encontra àdisposição com os autores ou na biblioteca da Engenharia Civil.
5(6802
O trabalho em questão se insere na linha de materiais e componentes de construção civil,
especificamente na sub-área “Durabilidade das Estruturas de Concreto Armado”, tendo
por tema o estudo da difusão de oxigênio no concreto. Apresenta-se uma revisão
bibliográfica sobre os fatores que influenciam a difusão de oxigênio em pastas,
argamassas e concretos, apresentando resultados de vários trabalhos. Ao final são
apresentados e discutidos resultados de uma avaliação experimental que observou o
comportamento de concretos com diferentes porosidade (variação da relação
água/cimento), concretos de diferentes trabalhabilidade (variação do abatimento) e
concretos com diferentes teores de umidade.
Apesar dos resultados indicarem a influência da relação água/cimento e do abatimento, o
teor de umidade é a variável que mais influenciou na difusividade de oxigênio no
concreto.
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The present study give support to the “Materials and Components of Civil Construction”
area, inside of the, “Durability of Reinforced Concrete Structures”. The, paper discusses
results of oxygen diffusion through paste, mortar and concrete of the others workers
Besides, the paper presents the results of the concrete apparent oxygen diffusion through
eletrochemical technique. The metodology was applied on concretes with differents
microstructures and exposed to the unlike humidity conditions. The microstructures, was
changed by water/cement and paste cement variation (slump modification). The influence
of this variables on concrete oxygen diffusion, as well as on steel corrosion process, is
analysed. The, trends indicate the influence of the water/cement and slump, but the bigger
influence on the, concrete oxygen diffusion is associate to humidity conditions changes.
,1752'8d2
O processo da corrosão das armaduras no interior do concreto, tal qual a maioria dos
metais em contato com meio aquoso, ocorre por mecanismos eletroquímicos. Em outras
palavras, é uma reação química que envolve a condução de cargas (elétrons) entre dois
metais, ou entre partes diferentes de um mesmo metal, e a circulação de íons em um
eletrólito. No caso das armaduras das estruturas de concreto, a solução contida nos
poros do concreto atua como eletrólito e a condução de elétrons se dá entre regiões
diferentes do mesmo metal, onde em uma região ocorre as reações de perda de elétrons
(região anódica) e em outra as reações de consumo de elétrons (região catódica). Na
região anódica ocorrem as reações de oxidação do metal, que consiste na dissolução do
átomo metálico, ou seja, liberação de íons metálicos para o eletrólito e fluxo de elétrons
através do eletrodo (metal) para a região catódica. Na região catódica ocorrem as
reações de redução dos íons presentes no eletrólito. A redução de oxigênio é a reação
catódica que ocorre no caso da armadura do concreto. (GONZÁLEZ; OTERO; FELIU;
LÓPEZ, 1993)
Em condições normais a armadura no interior do concreto encontra-se protegida química
e fisicamente. A proteção física se deve à barreira que o concreto de cobrimento exerce à
penetração de agentes agressivos desencadeadores da corrosão, tais como os íons
cloreto e o dióxido de carbono (CO2), e também à restrição ao acesso de oxigênio, objeto
principal de estudo do presente trabalho e que desempenha um importante papel no
processo de corrosão. A proteção química é fornecida pela fase aquosa, contida nos
poros, que possui elevada alcalinidade, o que favorece a formação de uma camada de
óxidos de ferro estáveis, compacta e aderente sobre a superfície do aço, chamada de
camada de passivação (ACI, 1990).
Essa situação de proteção em que a armadura se encontra no interior do concreto pode
manter-se indefinidamente desde que o concreto apresente boa qualidade, não fissure e
não tenha as suas características físicas ou mecânicas alteradas devido à ação de
agentes agressivos (ANDRADE, 1984). No entanto, devido à sua estrutura porosa, o
concreto não funciona como uma barreira perfeita contra a penetração dos agentes
iniciadores e propagadores da corrosão, o que leva a pensar que mais cedo ou mais
tarde a armadura será atacada e o processo de corrosão irá se desenvolver.
Uma vez iniciado o processo de corrosão da armadura, a resistividade elétrica do
concreto e o acesso de oxigênio até a superfície da armadura, são os principais fatores
controladores do processo (G∅JRV; VENNESLAND; EL-BUSIDY, 1986).
A resistividade controla a mobilidade dos íons, dificultando a sua circulação, enquanto
que a ausência de oxigênio próximo a superfície do aço interrompe todo o processo, pois
sem oxigênio não acontecem as reações catódicas. Daí, o acesso de oxigênio no
concreto ser considerado uma das propriedades mais importantes que afeta a
durabilidade das estruturas de concreto armado (HELENE, 1993). Além disso, muitas
vezes, a velocidade de acesso de oxigênio medida é utilizada para prever a durabilidade
da armadura do concreto, baseado na relação entre a dissolução anódica, ou corrosão, e
a quantidade de oxigênio que pode ser reduzida nas áreas catódicas (ANDRADE et al.,
1990).
O acesso de oxigênio até a superfície do aço dá-se através do mecanismo de transporte
conhecido como difusão. Difusão é o processo pelo qual uma substância pode
movimentar-se em um meio devido à existência de uma diferença de concentração.
Vários grupos pelo mundo, considerados de vanguarda, que estudam corrosão das
armaduras têm desenvolvido trabalhos sobre a difusão de oxigênio no concreto, dentre
os quais se pode destacar: Gj∅rv e colaboradores na Noruega, Andrade e colaboradores
na Espanha, Page e colaboradores na Inglaterra, Kobayashi e colaboradores no Japão,
Schiessl e Raupach na Alemanha, Hansson e colaboradores no Canadá, entre outros.
Em nível nacional, apesar de já existirem alguns grupos de estudos de corrosão das
armaduras, como por exemplo os grupos da Universidade de Brasília, Universidade
Federal do Rio Grande do Sul, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Universidade
Federal de Goiás, Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo, além do efetivo e
pioneiro grupo da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, ainda não foi
realizado nenhum trabalho específico sobre o acesso de oxigênio até a superfície da
armadura.
Desse modo, o objetivo do presente trabalho é discutir os fatores que influenciam a
difusão de oxigênio em pastas, argamassas e concretos.
���',)862
Entende-se por difusão o movimento de uma substância em um meio devido à existência
de um gradiente de concentração. Durante o fenômeno, a substância se difunde em uma
direção de forma a igualar as concentrações, eliminando o gradiente. Quando o gradiente
se mantém através da entrada e saída contínua da substância no sentido do extremo de
maior concentração para o de menor, obtém-se um fluxo contínuo ou, também chamado,
estado estacionário.
Fick foi o primeiro que, em 1855, realizou uma adaptação da equação empírica de
Fourier, para a condução do calor, ao fenômeno da difusão. Desse modo, o fluxo de uma
substância através de um meio é diretamente proporcional ao produto da difusividade
pelo gradiente de concentração medido na direção perpendicular à seção do fluxo
(McCABE & SMITH, 1981; TUUTTI, 1982):
Onde,
J = é o fluxo da substância em mol/(CM2.S);
D = é o coeficiente de difusão ou difusividade em cm2/s;
ϑc é o gradiente de concentração na direção do fluxo em mol/cm4.
ϑa
O sinal negativo indica que o fluxo ocorre no sentido oposto ao aumento da
concentração. Esta equação é chamada de primeira lei de Fick e se aplica para
fenômenos de difusão em estado estacionário. Quando esta condição não é atendida,
recorre-se à segunda lei de Fick:
Para estudar o fenômeno da difusão em materiais porosos, faz-se necessário conhecer a
sua estrutura de poros. No caso de materiais com estrutura de poros complexa, como é o
caso do concreto, esse estudo toma-se difícil. Portanto, os estudos da difusão em
materiais porosos de estrutura complexa, em geral, sofrem alguma simplificação, como
por exemplo, considerar os poros como simples capilares cilíndricos.
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Vários autores têm estudado a cinética da difusão de oxigênio em concretos, argamassas
e pastas (DÄRR & LUDWIG, 1973; TUUTTI, 1982; LAWRENCE, 1984; GJ∅RV et al.,
1986; PAGE & LAMBERT, 1987; LOCHER & LUDWIG, 1987; YU & PAGE, 1990;
ANDRADE et al., 1990; KOBAYASIU & SHUTTON, 1991; OHAMA et al., 1991;
HANSSON, 1993; FIGUEIREDO, 1994; HOUST & WITT1~, 1994; RAUPACR 1996a;
1996b; NGALA & PAGE, 1997).
Em geral, dois diferentes tipos de técnicas para medir o coeficiente de difusão do
oxigênio têm sido empregados. A primeira dessas técnicas utiliza uma célula de difusão
(DÄRR & LUDWIG, 1973; TUUTTI 1982; PAGE & LAMBERT, 1987; LOCHER &
LUDWIG, 1987; YU & PAGE, 1990; KOBAYASHI & SHUTTON, 1991; OHAMA et al.,
1991; HOUST & WITTMANN, 1994). Essa técnica ainda apresenta duas variações de
metodologias de ensaios, uma com a célula de difusão contendo solução saturada de
Ca(OH)2 e a outra com a célula de difusão seca.
A segunda técnica para determinação do coeficiente de difusão de oxigênio em pastas,
argamassas e concretos é eletroquímica e, em geral, consiste em aplicar a uma célula
eletroquímica um nível de potencial no qual a única reação catódica possível de ocorrer é
a redução de oxigênio (GJ∅RV et al., 1986; ANDRADE et: al., 1990; HANSSON, 1993;
RAUPACH 1996a).
As duas técnicas citadas utilizam princípios diferentes para avaliar a difusividade de
oxigênio em pastas, argamassas e concretos. Quando os trabalhos dos diversos autores
são comparados pode-se detectar diferenças entre as metodologias empregadas. A
descrição das duas técnicas e as diferenças nas metodologias empregadas dentro de
cada uma estão descritas no trabalho de mestrado de FRANCINETE JR. (1999).
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Os valores de coeficiente de difusão de oxigênio em pastas, concretos e argamassas
encontrados por diversos autores têm variado entre 10-4 cm2/s e 10-8cm/s (SAGOE-
CRENTSIL & GLASSER, 1989). Por outro lado, o &RPLWH� (XUR�,QWHUQDWLRQDO� GX� %pWRQ
�CEB, através do “0RGHO�&RGH���”, afirma que para teores de umidade intermediários o
coeficiente de difusão de oxigênio está na faixa de 10-3 cm2/s (CEB, 1993). Não se sabe
ainda se a razão para a ampla faixa de variação encontrada é devida às diferenças entre
os materiais empregados, preparação das amostras, técnicas de medidas ou ainda uma
combinação desses fatores (PAGE & LAMBERT, 1987).
Os trabalhos realizados para estudar a difusão de oxigênio têm procurado avaliar a
influência de vários fatores, tais como, relação água/cimento, espessura de cobrimento,
teor de umidade, tipo de cimento e condições de cura, no coeficiente de difusão de
oxigênio em pastas, argamassas e concretos. A seguir apresenta-se o efeito de cada um
desses fatores nos resultados até então obtidos por vários pesquisadores.
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A relação água/cimento é sem dúvida o parâmetro que mais influência as propriedades
das pastas, argamassas e concretos, uma vez que ela desempenha um importante papel
na formação da microestrutura do material, principalmente na sua porosidade. Sendo
assim, espera-se que, ao aumentar a relação água/cimento, os valores de coeficiente de
difusão de oxigênio tornem-se maiores, o que de fato ocorre como mostra a Figura 1
(TUUTTI, 1982).
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�����
Outros pesquisadores (GJ∅RV et al., 1986; KOBAYASHI & SHUTTON, 1991) também
encontraram resultados que mostram claramente a tendência do valor do coeficiente de
difusão de oxigênio tomar-se maior com aumento da relação água/cimento (Figura 2 e
Figura 3).
)LJXUD�����,QIOXrQFLD�GD�UHODomR�DOH�QR�FRHILFLHQWH�GH�GLIXVmR�GH�R[LJrQLR�QR�FRQFUHWRHP�DPRVWUDV�VDWXUDGDV��*-259�HW�DO��������
Nos resultados apresentados acima nota-se que alterando a relação água/cimento de 0,6
para 0,4 o coeficiente de difusão de oxigênio no concreto reduz quase à metade, o que
também foi observado por STARK citado por HELENE (1993).
As duas ordens de magnitude de diferença observadas nos resultados de GJ∅RV
et al. (1986), mostrados na Figura 2, em relação aos resultados de TUUTTI
(1982) e KOBAYASHI & SHUTTON (1991), mostrados nas Figura 1 e 3
respectivamente, podem ser explicadas, baseadas no fato dos trabalhos
usarem técnicas diferentes de medida e condições diferentes das amostras
no momento do ensaio, visto que os resultados de GJ∅RV et al. (1986)
referem-se à amostras de concretos saturados, enquanto que os dos
outros autores são de amostras de concreto com teores de umidade inferiores; e sabe-se
que a difusão de oxigênio em um poro saturado é menor do que em um poro não
saturado.
Os resultados de TUUTTI (1982) são de concretos com 50% de umidade. KOBAYASHI &
SRUTTON (1991) também realizaram medidas com teores fixos de umidade, dentre os
quais 50%, e em concretos com diferentes abatimentos, e a tendência do coeficiente de
difusão de oxigênio tornar-se maior com o aumento da relação água/cimento só pode ser
observada para os concretos mais fluidos na condição de 50% de umidade (Figura 4).
Para as demais condições a influência da relação água/cimento não pode ser notada. Os
autores atribuem este comportamento ao fato de ser necessário submeter os
corpos-de-prova a condições severas de secagem para o ajuste do teor de umidade, o
que provoca o surgimento de microfissuras na pasta de cimento (retração), sendo que os
concretos com baixa relação água/cimento são mais afetados, visto que estes
necessitam ficar períodos maiores nessas condições para alcançar a umidade desejada
(KOBAYASIU & SHUTTON, 1991).
Assim sendo, para investigar a influência da relação água/cimento no coeficiente de
difusão de oxigênio no concreto, os referidos autores realizaram estudos em corpos-de-
prova submetidos a um mesmo período de secagem após a cura e obtiveram como
resultados a tendência do coeficiente de difusão de oxigênio tomar-se maior com o
aumento da relação água/cimento, como mostra a Figura 3. Baseando-se nesses
resultados, KOBAYASHI & SHUTTON (1991) afirmam que é mais real avaliar a difusão
de oxigênio em concretos submetidos a um mesmo período de secagem do que em
condições de mesmo teor de umidade.
Esta afirmativa dos referidos autores deve ser analisada com cuidado, pois adotando-se
a recomendação de avaliar concretos submetidos a um mesmo número de dias de
secagem, estar-se-á comparando diferentes concretos (diferentes relação água/cimento)
com diferentes teores de umidade, e desse modo não se pode afirmar qual a variável que
está controlando o fenômeno da difusão.
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A maioria dos trabalhos que buscam avaliar o efeito da espessura de cobrimento no
acesso de oxigênio até a superfície da armadura tem concluído que a espessura de
cobrimento tem apenas um pequeno efeito sobre o fluxo de oxigênio, como pode ser visto
nas Figuras 5 e 6 (GJ∅RV et al, 1986; HANSSON et al, 1993).
Nos resultados de GJ∅RV et al. (1986), mostrados na Figura 5, nota-se que para um
concreto com relação água/cimento igual a 0,50, aumentando-se a espessura de
cobrimento 7 vezes, obtém-se uma redução do fluxo de oxigênio de 10x10 -13 mol O2(cm2 �
s) para 3,9x10-13 mol o2/(cm2.s), ou seja, apenas 2,6 vezes. Esta pequena redução no fluxo
em comparação ao aumento da espessura de cobrimento acaba refletindo-se na
interpretação da influência da espessura de cobrimento no valor do coeficiente de
difusão, pois quando os dados de difusão de oxigênio obtidos por GJORV et al. (1986)
são colocados em um gráfico em função da espessura de cobrimento observa-se uma
tendência do coeficiente de difusão tornar-se maior com o crescimento do cobrimento,
como pode ser observado na Figura 7.
Por outro lado, TUUTTI (1982) apresenta resultados onde aumentando-se a espessura
de cobrimento de 10 mm para 30 mm, isto é 3 vezes, o coeficiente de difusão de oxigênio
reduz-se quase 10 vezes (Figura 8).
Para avaliar a influência da espessura de cobrimento na difusão do oxigênio, deve-se ter
em mente que variações no cobrimento implicam em (TUUTTI, 1982):
a) a quantidade de água presente nos poros dos corpos-de-prova de maior
espessura pode ser maior do que nos de menor espessura, mesmo no caso de ambos
apresentarem o mesmo teor de umidade;
b) levando em consideração o corte das amostras, as mais finas apresentam
maior tendência à fissuração, especialmente na zona de transição;
c) corpos-de-prova de maior espessura apresentam melhor cura e maior grau de
hidratação no seu interior, consequentemente menor quantidade de poros abertos.
Assim sendo, os resultados de TUUTTI (1982), apresentados na Figura 8, podem
apresentar um ou mais efeitos dos citados acima.
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O parâmetro citado na literatura como o mais importante no coeficiente de difusão de
oxigênio em pastas, argamassas e concretos é o teor de umidade ou grau de saturação
dos poros.
O aumento do teor de umidade do concreto implica numa significativa redução do
coeficiente de difusão de oxigênio, como pode ser observado nas Figuras 9 e 10.
Na Figura 9 pode-se observar que mudando o teor de umidade do ambiente de
acondicionamento do concreto de 40% para 80%, o coeficiente de difusão de oxigênio
reduz 11 vezes (KOBAYASEU & SHUTTON, 1991).
A razão para a influência do teor de umidade se deve ao fato de que a difusão de
oxigênio na água é muito mais lenta do que no ar, logo pode-se imaginar que os poros
cheios de água atuam como barreira ao acesso de oxigênio até a armadura.
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A Figura 11 apresenta, além da influência da umidade, comentada no item 1.2.3, o efeito
do tipo de cimento no coeficiente de difusão de oxigênio no concreto.
Nota-se que o cimento com escória sempre apresenta menores valores de coeficiente de
difusão de oxigênio, tanto para elevada relação água/cimento como para baixa relação
água/cimento. KOBAYASHI & SHUTTON (1991) também obtiveram resultados que
confirmam essa tendência, como mostra a Figura 12. Os resultados desses autores
mostram que a substituição de escória reduziu em aproximadamente 1/2 e 1/3 o
coeficiente de difusão de oxigênio no concreto para os casos de cura úmida por 28 e 7
dias, respectivamente.
Os resultados de HANSSON (1993) também mostram que o valor do coeficiente de
difusão de oxigênio quando se utilizou o cimento com escória foi aproximadamente a
metade do valor obtido quando do uso do cimento Portland comum, como pode ser
observado na Figura 13.
Nota-se que o mais alto valor de coeficiente de difusão de oxigênio obtido por HANSSON
(1993) foi no caso do cimento resistente a sulfatos. KOBAYASHI & SHLTTTON (1991)
também obtiveram os mais altos valores para este tipo de cimento, juntamente com o
cimento de baixo calor de hidratação, como ilustra a Figura 14. HANSSON (1993) supõe
que o maior tamanho dos grãos desses cimentos sejam responsáveis por esses
resultados.
O melhor desempenho do cimento com adição de escória e do cimento com adição de
sílica ativa, em relação ao cimento Portland sem adições, provavelmente se dá devido a
formação de produtos de hidratação secundários nestes cimentos, que tendem a
preencher os vazios capilares reduzindo o tamanho dos poros e por conseqüência sua
porosidade. Este processo e chamado de refinamento dos poros (MERTA & MONTEIRO,
1994).
Ainda com relação ao melhor desempenho do cimento com sílica ativa no trabalho de
HANSSON (1993), deve-se destacar que as amostras produzidas com esse cimento
tiveram relação a/c igual a 0,15, o que também pode ter contribuído para a grande
redução do valor do coeficiente de difusão de oxigênio nas argamassas com esse
cimento.
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A hidratação e a formação da rede de poros das pastas, argamassas e concretos tem
uma estreita relação com as condições de cura nas quais o material é submetido;
portanto espera-se que uma cura inadequada aumente de modo considerável o
coeficiente de difusão de oxigênio. No entanto, a maior ou menor influência das
condições de cura no coeficiente de divisão de oxigênio no concreto vai depender do tipo
de cimento utilizado, conforme ilustra a Figura 14 (KOBAYASHI & SHUTTON, 1991).
Quando a cura úmida é realizada o valor do coeficiente de difusão de oxigênio torna-se
extremamente baixo, independente do tipo de cimento usado. Por outro lado, quando se
realiza uma cura inadequada o valor do coeficiente de difusão de oxigênio toma-se muito
alto, não importando o tipo de cimento. Já quando se realiza a cura úmida por apenas 7
dias, o valor do coeficiente chega a valores que são aproximadamente o dobro daqueles
obtidos com a cura úmida por 28 dias, com exceção dos concretos produzidos com
cimentos que tiveram partes substituídos por escória (60% e 70%), Nestes casos
praticamente não há diferença no valor do coeficiente quando se compara os valores
obtidos por ambas as condições de cura (KOBAYASIU & SHUTTON, 1991).
A Figura 15 (TUUTTI, 1982) também apresenta resultados referentes ao efeito das
condições de cura sobre o coeficiente de difusão de oxigênio.
A influência da cura na difusão de oxigênio deve-se ao fato de que uma cura inadequada
implica em concretos com poros maiores e conectados, aumentando o coeficiente de
difusão. Por outro lado, concretos que passaram por um processo de cura adequado
apresentam poros menores e menos ligação entre eles, o que dificulta a difusão.
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Procurando contribuir com o entendimento da difusão de oxigênio no concreto foi
desenvolvido uma avaliação experimental que determinou o coeficiente de difusão de
oxigênio, através de técnica eletroquímica, em concretos com relação água/cimento 0,35
, 0,55 e 0,80 com abatimento igual a 6 cm em ± 1 cm, e em concretos com relação
água/cimento igual a 0,55 com abatimento igual a 3 cm e 17 cm. Os ensaios foram
realizados nas condições seco em estufa, 50% de umidade e saturado. A seguir
apresenta-se um breve comentário sobre os resultados obtidos, sendo que maiores
detalhes sobre os resultados e com relação ao programa experimental pode ser
encontrado na dissertação de mestrado de FRANCINETE JR. (1999).
Os resultados obtidos mostraram que o coeficiente de difusão de oxigênio tende a
tornar-se maior com o aumento da relação água/cimento (Figura 16). No entanto, esse
aumento no valor do coeficiente de difusão de oxigênio não foi tão expressivo como a
maioria dos resultados encontrados na literatura e apresentados no item 1.2.1.
Os resultados confirmam que o teor de umidade é a variável que mais influencia na
difusividade de oxigênio no concreto, os maiores valores de coeficiente de difusão
aparente de oxigênio foram obtidos na condição em que os concretos apresentavam 50%
de umidade e todos valores diminuíram na condição saturada, isso porque os poros
cheios de água atuam como uma barreira para o acesso de oxigênio, além do fato de que
a concentração de oxigênio na água é menor do que no ar, 8 cm3 /dm3 e 210 cm3/dm3
respectivamente (HELENE, 1993). A Figura 17 apresenta esses resultados.
No que se refere ao abatimento, observou-se que, independente da condição de
exposição, praticamente não há mudança no coeficiente de difusão de oxigênio quando
eleva-se o abatimento de 3 cm para 6 cm, provavelmente por se tratar de valores muito
próximos. Por outro lado, observa-se uma ligeira tendência do coeficiente de difusão de
oxigênio aumentar-se quando se eleva o abatimento de 6 cm para 17 cm. Essa tendência
foi menos evidente na condição saturada, pois nessa condição a umidade é o fator que
controla o processo. A maior quantidade de pasta presente nos concretos com mesma
relação água/cimento é a provável razão para a influencia do abatimento no coeficiente
de difusão de oxigênio. As Figuras 18 e 19 apresentam o comportamento do coeficiente
de difusão de oxigênio quando varia o abatimento em concretos com relação
água/cimento igual a 0,55.
Resultados semelhantes foram obtidos por KOBAYASHI & SHUTTON (1991) quando do
estudo da influência do abatimento. Os Referidos pesquisadores observaram que em
teores de umidade mais baixos o coeficiente de difusão de oxigênio no concreto tendia
ter um pequeno aumento com a variação do abatimento de 10 cm para 18 cm, porém
essa tendência já não era mais observada em concretos com 80% de umidade. As
Figuras 20 e 21 mostram os resultados de KOBAYASHI & SHUTTON (1991).
&216,'(5$d®(6�),1$,6
A corrosão das armaduras no concreto é um problema gravíssimo com inúmeras
implicações sócio-econômicas. Assim sendo, esse tema tem sido muito estudado não só
nas universidades e institutos de pesquisas, mas também em empresas públicas e
privadas, uma vez que, para melhorar o desempenho das estruturas de concreto armado
frente a corrosão das armaduras, é necessário melhorar o entendimento prático e teórico
do mecanismo da corrosão e da proteção do aço no concreto.
Sendo o oxigênio um elemento essencial para a propagação do mecanismo da corrosão
das armaduras no concreto, nada mais lógico do que a avaliação do acesso de oxigênio
até a superfície do aço no interior do concreto tonar-se tema de estudos e pesquisas. Já
no início da década de 80, PAGE & TREADAWAY (1982), num artigo onde discutiam os
aspectos eletroquímicos da armadura no concreto, apresentavam o estudo da difusão de
oxigênio através de pastas e concretos como uma sugestão de tema para melhorar o
entendimento do mecanismo da corrosão e proteção do aço no concreto. Assim sendo,
alguns trabalhos foram desenvolvidos pelo mundo nesse sentido (TUUTTI, 1982;
LAWRENCE, 1984; GJ∅RV et al., 1986; PAGE & LAMBERT, 1987; LOCHER &
LUDWIG, 1987; YU & PAGE, 1990; ANDRADE et al., 1990; KOBAYASHI & SHUTTON,
1991; OHAMA et al., 1991; HANSSON, 1993; HOUST & WITTMANN, 1994;
FIGUEIREDO 1994; RAUPACH 1996a, 1996b, NGALA & PAGE, 1997). No Brasil, porém,
o presente estudo é o primeiro trabalho específico sobre a difusão de oxigênio no
concreto, vindo a contribuir para o preenchimento de uma importante lacuna na linha de
corrosão das armaduras.
A técnica mais apropiada para determinar o coeficiente de difusão de oxigênio no
concreto é uma técnica eletroquímica, pois, além de permitir a realização de medidas do
coeficiente de difusão de oxigênio em vários níveis de umidade, é capaz de medir
eletroquimicamente a disponibilidade de oxigênio dissolvido no eletrólito próximo à
superfície da armadura (ANDRADE et al., 1990).
Os estudo mostram que o coeficiente de difusão de oxigênio além de sofrer influencia do
abatimento, do teor de umidade e do cobrimento, é também influenciado em maior ou
menor intensidade por todas as variáveis que interferem na formação da rede poros das
pastas, argamassas e concreto, a saber: relação água/cimento, tipo de cimento e
adições, condições de cura. Em todos os estudos o teor de umidade é a variável que
mais influencia na difusividade de oxigênio no concreto, isso porque os poros cheios de
água atuam como uma barreira para o acesso de oxigênio, além do fato de que a
concentração de oxigênio na água é menor do que no ar, 8 cm3/dm3 e 210 cm3/dm3
respectivamente (HELENE, 1993).
Diante dos resultados obtidos e das análises e discussões apresentadas, pode-se afirmar
que a medida do coeficiente de difusão de oxigênio, obtida a partir da intensidade de
corrente catódica a potencial constante, representa uma informação importante para a
avaliação da capacidade de controle da reação catódica, de redução de oxigênio.
Acredita-se que a partir dessas medidas poder-se-á avaliar o desempenho de pastas,
argamassas, concretos e de revestimentos para proteção das armaduras, no que se
refere a restrição ao acesso de oxigênio. Neste sentido, FIGUEIREDO (1994) comparou
o desempenho de vários revestimentos para proteção das armaduras contra a corrosão,
observando que existem grandes diferenças entre os revestimentos, no que diz respeito
às suas características de restrição ao acesso de oxigênio. Ainda com relação a
avaliação do desempenho de revestimentos para proteção da armadura contra a
corrosão FIGUEIREDO et al. (1997) afirmam que o coeficiente de difusão de oxigênio
pode ser usado como parâmetro para acompanhar a evolução da deterioração do
revestimento com o tempo.
Assim sendo, a técnica empregada no programa experimental, além de melhorar o
entendimento do fenômeno da difusão de oxigênio em pastas, argamassas e concretos,
poderá ser utilizada para avaliar a permeabilidade e a porosidade aberta dos materiais,
tornando-se mais um parâmetro de qualidade. Neste sentido, e procurando buscar um
melhor conhecimento da difusão de oxigênio em pastas, argamassas e concretos,
sugere-se a realização dos seguintes estudos:
• Estudo da difusão de oxigênio em outros níveis de umidade, diferentes dos níveis
estudados neste trabalho;
• Estudo da difusão de oxigênio em concretos carbonatados e em concretos
contaminados por cloretos;
• Estudo para apurar as relações entre permeabilidade e difusão de oxigênio;
• Utilização da metodologia para avaliar sistemas de reparo, principalmente os que
exercem mecanismo de proteção por barreira.
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