corrosão em concreto 2012.pdf
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Provoca deterioração podendo
afetar a estabilidade e a
durabilidade das estruturas
Cimento, areia e agregados de diferentes tamanhos
O cimento pode ser definido como um pó fino,
com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou
ligantes, que endurece sob a ação de água.
Na forma de concreto, torna-se uma pedra
artificial, que pode ganhar formas e volumes, de
acordo com as necessidades de cada obra.
Graças a essas características, o concreto é o
segundo material mais consumido pela
humanidade, superado apenas pela água.
Matérias primas – calcário, sílica, alumina e óxido de ferro.
Estas substâncias reagem entre si quando aquecidas, formando os principais componentes do cimento:
Silicato tricálcico => 3CaO.SiO2 (C3S)
- Silicato dicálcico => 2CaO.SiO2 (C2S)
- Aluminato tricálcico => 3CaO.Al2O3 (C3A)
- Ferro aluminato tetracálcico => 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF)
Clinquer +
gesso
Moinho de
bolas
CIMENTO
Composto %
CaO 61 a 67
SiO2 20 a 23
Al2O3 4,5 a 7
Fe2O3 2 a 3,5
SO3 (CaSO4) 1 a 2,3
MgO 0,8 a 6
Na2O-K2O 0,3 a 1,5
C3S 42 a 60
C2S 14 a 35
C3A 6 a 13
C4AF 5 a 10
O concreto é considerado durável
quando conserva sua forma
original, qualidade e capacidade de
utilização estando exposto ao meio
ambiente.
O concreto é um material poroso e os
fenômenos de deterioração físico-química são
normalmente associados à ação da água em
movimento.
A grandeza desse ataque é proporcional à
permeabilidade do concreto (sólido).
No caso da ação química a água é o agente de
transporte dos íons agressivos.
Mecanismos Preponderantes de deterioração
relativos ao concreto
Expansão por ação dos sulfatos
Expansão por reação álcalis/agregados reativos
Despassivação por carbonatação
Despassivação por elevado teor de cloretos
Penetração por difusão
Despassivação do aço
A durabilidade do concreto é
influenciada pela
permeabilidade.
PERMEABILIDADE - Propriedade que
governa a taxa de fluxo de um fluído
para o interior de um sólido poroso.
Ar sob pressão
mantém a água
permeando através da
seção do
corpo-de-prova.
Fatores que influenciam a permeabilidade:
Composição da pasta
Grau de hidratação da pasta
Agregado
Relação água/cimento
Composição da pasta
•A permeabilidade diminui com o aumento do
consumo de cimento.
•O cimento com menor área específica
(cimentos mais grossos) tende a produzir
concretos mais porosos e mais permeáveis.
Grau de hidratação da pasta
Quanto maior o grau de hidratação da pasta,
menor a permeabilidade do concreto.
A cura diminui a permeabilidade do
concreto.
Relação água/cimento
Quanto menor for a relação água /
cimento menor será a permeabilidade
do concreto e consequentemente mais
duráveis serão as estruturas.
NORMA NBR 6118 (PROJETO NB-1/ABNT) =>
=>EXIGÊNCIAS DE DURABILIDADE
As estruturas de concreto devem ser projetadas,
construídas e utilizadas de modo que sob as
condições ambientais previstas na época do
projeto e quando utilizadas conforme preconizado
em projeto, conservem sua segurança,
estabilidade e aptidão em serviço durante o
período correspondente à sua vida útil.
A corrosão do concreto está associada a fatores:
Mecânicos
1. Vibrações - causam fissuras possibilitando o contato
do concreto com o meio corrosivo;
2. Erosão – causada por líquidos em movimento
Físicos - variações de temperatura, choques
térmicos => microfissuras que possibilitam a
entrada de agentes agressivos
Biológicos – microorganismos podem criar meios
corrosivos para a massa do concreto ou armadura
Químicos – substâncias químicas podem agir na
massa, agregados ou armadura
Formas de Corrosão
1. Ação química – ocorre na pasta de cimento e no agregado.
Observa-se e expansibilidade do concreto, lixiviação de
componentes (ver imagem), ataque do cimento por ácidos, com
aparecimento do aspecto típico do agregado.
Obs.: Lixiviação é o processo de extração de uma substância presente em
componentes sólidos através da sua dissolução num líquido.
2. Ação eletroquímica – ocorre na armadura
Tipos de corrosão: uniforme, puntiforme, intergranular,
transgranular, fragilização por hidrogênio
Consequência: diminuição da seção de armadura e fissuração
do concreto em direção paralela a esta. Eventualmente,
podem surgir manchas avermelhadas produzidas pelos
óxidos de ferro. As fissuras ocorrem porque os produtos da
corrosão ocupam espaço maior que o aço original. As
causas são variadas, entre as quais destacam-se :
(1) insuficiência ou má qualidade do concreto do
recobrimento da armadura ;
(2) presença de cloretos.
Mecanismos – Químico e Eletroquímico
Exemplo de mecanismo químico: ataque do silicato
tricálcico por ácido clorídrico:
3CaO.2SiO2.3H2O + 6HCl → 3CaCl2 + 2SiO2 + 6H2O
Exemplo de mecanismo eletroquímico
• Área anódica (corrosão) Fe → Fe2+ + 2e-
• Área catódica (sem corrosão)
não aerada: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
aerada : H2O + ½ O2 + 2e- → 2OH-
1. Presença de eletrólitos – sais
2. Aeração diferencial permeabilidade do
concreto ou fissuras – expansão
3. Contato com diferentes materiais
metálicos
4. Áreas diferentemente deformadas ou tensionadas
5. Corrente elétrica originada de uma fonte externa (1 ampère durante um ano pode destruir cerca de 9 kg de ferro)
6. pH desigual
Pilha galvânica
A pilha por contato bimetálico durante o transpasse
das armaduras utilizando-se aços de diferentes
procedências. A condutividade da solução
estabelecerá a velocidade e a distribuição da
corrente galvânica.
Fachadas de edificação, ao longo dos pilares=> regiões de um mesmo pilar revestido com diferentes materiais, garantindo diferentes penetrações (concentrações) de oxigênio.
A viga deste pilar aparentemente está protegida
pelo pastilhamento. No entanto, há
desenvolvimento de corrosão nas armaduras sob
a pastilha.
Um outro tipo de pilha por aeração diferencial bastante
comum é formado na própria superfície do concreto
aparente.
Regiões anódicas = regiões mais compactas e mais bem
executadas => áreas menos aeradas
Regiões catódicas = regiões mal preparadas, com
insuficiente vibração, perda de pasta etc => áreas mais
aeradas
Concretos diferentes desencadeiam pilhas de corrosão em uma mesma armadura.
É o caso das “recuperações estruturais” feitas com argamassas
pré-fabricadas . Ao removermos o resto do concreto de uma área
já com desplacamento e exposição das armaduras corroídas
estamos delimitando uma área 100% anódica do aço, submetida
a um ex-concreto com pH alterado, digamos, igual a 10.
Ao aplicarmos a técnica convencional de recuperação, seja com
concreto projetado, epóxi, com argamassa feita na obra ou pré-
fabricada, a área anteriormente anódica tornar-se-á catódica com
um pH superior às regiões vizinhas da peça estrutural. O resultado
prático desta metodologia antiquada e perniciosa à estrutura é
que regiões vizinhas, anteriormente catódicas são literalmente
sabotadas pela “recuperação” efetuada.
Armadura protegida devido à:
1) Alta alcalinidade do concreto => pH em torno de
12,5 => protege o aço contra corrosão.
Hidratação do cimento:
2(3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3 Ca(OH)2
(portlandita) = Ca(OH)2
2(2CaO.SiO2) + 4H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2
Armadura protegida devido a:
2) Ação isolante (ou de barreira) da massa
de concreto - impede a penetração de
oxigênio e água, que são essenciais para
a corrosão do aço.
A norma NBR-6118 da ABNT, “Projeto e
execução de obras em concreto armado”,
recomenda os cobrimentos adequados
da armadura.
Fatores Aceleradores de Corrosão
1) Lixiviação – Eflorescência
Ca(OH)2 (originado pela hidratação do cimento) => solubilidade de
1,18g/L => sofre lixiviação
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O eflorescência = depósito de cor
branca
Exemplos : paredes laterais de reservatórios recém-construídos
Consequência : produz aumento de porosidade e redução de pH
Fatores Aceleradores de Corrosão
2) Carbonatação (fenolftaleína)
CO2 existente no ar ou
em águas agressivas
pode-se combinar com o Ca(OH)2:
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
O tempo que a carbonatação leva para atingir a profundidade onde se
encontra o aço depende:
•da espessura do recobrimento - dobrando a espessura do
recobrimento, multiplica-se por quatro o período de tempo que a
carbonatação levará para atingir a armadura.
•de sua permeabilidade - esta pode ser associada à resistência
mecânica do concreto (que depende do fator água/cimento) e ao grau
de compactação.
3) Ácidos 3.1. Ataque à pasta de cimento
Ca(OH)2 + 2H+ → Ca2+ + 2H2O
(H+ : HCl, H2SO4.....)
3CaO.2SiO2.3H2O + 6H+ → 3Ca2+ + 2SiO2 + 6H2O
3.2. Ataque à armadura
Fe + 2H+ → Fe2+ + H2
Observa-se, muitas vezes, a destruição da pasta de cimento, podendo-
se observar o aspecto típico do agregado.
Pilares de concreto armado de sustentação de arquibancada de
estádio de futebol sendo recuperados: ataque por urina humana.
4) Água do mar
- Presença de cloretos e de sulfatos solúveis.
5) Bactérias - Águas poluídas ocasionam deterioração do concreto (enxofre
=> ácido sulfúrico)
6) Corrente de Fuga
Concreto com fissuras, trincas ou bastante umedecido pode
ter corrosão eletrolítica da armadura.
7) Resistividade Elétrica
Presença de sais, cloretos, sulfatos, nitratos possibilita a
corrosão das armaduras ou dos arames de protensão
(corrosão sob tensão fraturante, comum na presença de
cloretos)=> baixa resistividade elétrica do meio.
8) Porosidade e Permeabilidade
A adição de microssílica (SiO2 finamente dividida) diminui a
permeabilidade e reduz a possibilidade de fissuramento.
9) Cloretos
Integrantes dos aceleradores de pega e endurecimento
mais comuns, baseados em CaCl2.
Podem estar presentes também na água de
amassamento e, eventualmente, nos agregados.
A NBR 6118 limita o teor de cloretos presentes na água
de amassamento do concreto a 500mg/L.
Em concreto armado, sempre que for necessário usar
cloretos, é recomendável diminuir o fator água/cimento e
aumentar tanto a espessura como a qualidade do
recobrimento da armadura.
10) Fissuras ou Trincas
Podem aparecer devido a solicitações mecânicas,
possibilitando o ataque corrosivo da armadura.
Pode ser simples ou complexa
dependendo do porte das estruturas,
localização, facilidade de retirada de
corpos de prova e riscos envolvidos.
1) Verificação dos dados relacionados com a
estrutura (formulação do cimento, relação
água/cimento) e localização (área industrial, orla
marinha, parcial ou totalmente submersa);
2)Inspeção visual - fissuras, fraturas,
desprendimento do cobrimento, manchas de
ferrugem, carbonatação, eflorescência, áreas com
falha de execução.
3) Retirada de corpos- de -prova para
análise físico-química, teores de cloreto
e sulfato na pasta de cimento.
4) Registro fotográfico feito na inspeção.
Manutenção preventiva
Limpeza das estruturas, eliminação de áreas
de estagnação de água e fluidos agressivos,
aplicação de revestimento
protetor,recuperação de defeitos logo que
apareçam.
Manutenção corretiva – a execução de reparos segue o procedimento:
- Caracterização do agente causador;
- Retirada dos materiais deteriorados;
- Reposição do material comprometido ou substituição (se não houver comprometimento da área afetada);
- Soldar nova armadura, usar concreto projetado, pintura (se houver comprometimento da área afetada).
1. Formulação dos Cimentos
- Cimento resistente a sulfato, com C3A < 8%
- Cimento resistente a cloretos – cimentos
com teor elevado de C3A, cimentos de
escórias de alto-forno ou ainda cimento
pozolânico.
2. Materiais Compostos com Polímeros –reduzem
em até 99% a absorção de água
- Concreto impregnado com polímeros - o
concreto previamente seco e curado é
impregnado com um monômero (metacrilato de
metila, estireno e acrilonitrila)
- Concreto com cimento e polímero – o concreto
antes da secagem e da cura recebe o
monômero (poliéster-estireno, epóxi-estireno)
- Concreto polimérico – constituído de agregado,
ligado com polímero no lugar de cimento.
3. Revestimentos Protetores
No concreto:
Tintas à base de resinas epóxi, poliuretana, vinílica, acrílica, tintas asfálticas e emulsões ou dispersões acrílicas ou epóxi à base de água;
Pintura com impregnação de uma solução de silicato de sódio;
Tratamento com fluorssilicato de magnésio – obtura os poros do concreto
Processo de ocratação – usado em concreto pré-moldado – forma sílica e fluoreto de cálcio na superfície do concreto;
Revestimento com argamassas ou cimentos antiácidos
3. Revestimentos Protetores
Na armadura:
Aplicação de tintas epóxi e tintas ricas em zinco
(epóxi-zinco)
Revestimento com zinco
Armadura cladizada com aço inoxidável
Proteção catódica espontânea ou proteção galvânica:
Utiliza anodos galvânicos para fornecer proteção à corrosão
do aço, distribuídos local ou globalmente nas armaduras;
Previne ou retarda início de novas atividades de corrosão em
ambientes contaminados por cloretos.
Pesquisas têm demonstrado que 0,25 a 2mA/m2 é suficiente
para prevenir o início da corrosão.
(David Whitmore, Vector Corrosion Technologies
Pastilhas Z da Rogertec
Proteção Catódica por corrente impressa ou
forçada é usada na proteção da armadura.
A proteção catódica interrompe a atividade de corrosão
em curso,
100mV de diferença de potencial, a corrente
tipicamente aplicada de 5 a 15mA/m2
(David Whitmore, Vector Corrosion Technologies)
5. Inibidores de Corrosão
NaNO2, Ca(NO3)2 – são inibidores anódicos e oxidantes e
agem na armadura formando película protetora de Fe2O3,
passivando a armadura e protegendo-a contra a corrosão.
São usados em concentrações de 1 a 4% e são
adicionados ao concreto fresco durante a mistura e
dissolvidos na água de amassamento.
6. Remoção de Cloreto e Realcalinização
Técnicas eletroquímicas que visam restabelecer a
passivação da armadura, removendo o cloreto
existente no concreto e recuperando a alcalinidade
em torno da armadura.
Neste pilar de uma ponte a beira mar foi
feita a “recuperação” de pontos
localizados com corrosão e a seguir,
aplicada uma pintura epóxica com 3mm
de espessura de modo a impedir a
penetração do oxigênio-água e sais
(OAS).Dois anos após, há a formação de
pequenos e grandes pites que
significam o seccionamento das barras
em menor e maior grau. Uma vez
instalada a corrosão, não adianta pintar
a superfície do concreto. Ela só diminui
o acesso do OAS, mas não impede. Pior,
redireciona-os para locais específicos.
Pequenas pilhas de corrosão antes da
pintura sobrevivem. A solução é o
mapeamento dos potenciais e a
introdução de proteção catódica com
ânodo de sacrifício.
Aspectos Gerais : Manchas superficiais de cor marrom-
avermelhadas. Fissuras paralelas à armadura. Redução da
seção da armadura; Descolamento do concreto.
Causas Prováveis : Alta densidade de armaduras devido a
presença de ancoragem não permitindo o cobrimento
mínimo exigido. Cobrimento em desacordo com o projeto.
Falta de homogeneidade do concreto. Perda de nata de
cimento pela junta das fôrmas. Alta permeabilidade do
concreto. Insuficiência de argamassa para o envolvimento
total dos agregados. Em áreas de garagem, devido à
presença de monóxido de carbono que pode contribuir para
a rápida carbonatação do concreto.
Foto (vista lateral) : Alta densidade de armadura com
cobrimento insuficiente provocando corrosão generalizada e
expansão da seção das armaduras com posterior
rompimento dos estribos. (Jefferson Maia Lima)
Aspectos Gerais : manchas superficiais de cor
marrom-avermelhadas;
fissuras paralelas à armadura;
redução da seção da armadura;
descolamento do concreto;
saturação da parte inferior da viga.
Causas Prováveis : juntas de dilatação obstruídas e
com infiltrações;
presença de agentes agressivos: águas salinas,
atmosferas marinhas, etc.;
alta densidade de armaduras não permitindo o
cobrimento mínimo exigido;
cobrimento em desacordo com o projeto;
alta permeabilidade do concreto;
insuficiência de argamassa para o envolvimento total
dos agregados;
Foto : Alta densidade de armadura na base da
viga com cobrimento insuficiente e, infiltração pela
junta de dilatação provocando corrosão
generalizada e expansão da seção das
armaduras. (Jefferson Maia Lima)
Aspectos Gerais : manchas superficiais de
cor marrom-avermelhadas;
corrosão generalizada em todas as barras da
armadura;
redução da seção da armadura;
descolamento do concreto;
Causas Prováveis: falta de espaçadores;
abertura nas juntas das fôrmas, provocando
a fuga de nata de cimento; presença de
agentes agressivos: águas salinas,
atmosferas marinhas,etc;cobrimento em
desacordo com o projeto; concreto com alta
permeabilidade e/ou elevada porosidade;
insuficiência de estanqueidade das fôrmas.
Foto : Laje executada sem o mínimo de
cobrimento para proteção da armadura que
coincidiu com as juntas das fôrmas
provocando corrosão generalizada e
expansão da seção das armaduras. (José R.
S. Pacha)
Aspectos Gerais
• manchas superficiais (em geral branco-avermelhadas) na
superfície do concreto;
• umidade e infiltrações;
• percolação de água;
Causas Prováveis
• acúmulo de água e infiltrações;
• alta permeabilidade do concreto;
• fissuras na superfície do concreto favorecendo a entrada de
água presente.
• Juntas de concretagem mal executadas;
• Presença de ninhos de concretagem
Foto
Laje apresentando concreto altamente permeável e manchas de umidade em
toda a superfície com infiltração presente nas proximidades dos ninhos de
concretagem* provocando corrosão e expansão da seção das armaduras.
(Jefferson Maia Lima)
*são vazios na concretagem ocorridos por falha na vibração ou por densidade
excessiva de armadura
Foto
Infiltração e presença de limo causadas pela fissuração e
permeabilidade excessiva da laje de concreto. (Paulo Barroso
Engenharia Ltda)
Foto
Corrosão nas armaduras próximas as tubulações
que apresentam infiltrações.(Jefferson Maia Lima)
Foto
Laje apresentando a infiltração de águas provocando a
lixiviação do concreto desencadeando a corrosão das
armaduras. (Jefferson Maia Lima)
Aspectos Gerais
Manchas superficiais de cor marrom-avermelhadas;
Apresenta corrosão localizada com formação de
"pites";
Causas Prováveis
Presença de agentes agressivos incorporados ao
concreto: águas salinas, aditivos à base de cloretos
ou cimentos;
Atmosfera viciada: locais fechados com baixa
renovação de ar, existindo a intensificação da
concentração de gases.
Foto
A estrutura apresenta formação localizada de pites de corrosão
e lascamento do concreto devido a expansão dos produtos de
corrosão. (José R. S. Pacha)
Foto: Apresenta-se formação de pites de corrosão localizada por toda a
estrutura e lascamento do concreto devido a expansão dos produtos de
corrosão. (José R. S. Pacha)
Aspectos Gerais
Vazios na massa de concreto;
Agregados sem o envolvimento da argamassa;
Concreto sem homogeneidade dos componentes;
Causas Prováveis
Baixa trabalhabilidade do concreto;
Insuficiência no transporte, lançamento e
adensamento do concreto;
alta densidade de armaduras;
Foto
Ninhos de concretagem no encontro do pilar com a viga,
posteriormente preenchido com tijolo cerâmico. (José R. S. Pacha)
Fotos
Ninho de concretagem na viga, originalmente encoberto por
concreto que não penetrou entre a fôrma e as armaduras. (Revista
Téchne n.º 08, p. 23)
Aspectos Gerais
agregados soltos ou de fácil remoção
Causas Prováveis
devido ao ataque químico expansivo de
produtos inerentes ao concreto;
baixa resistência do concreto.
Foto
Pilar apresentando desagregação na sua base com fácil remoção de
concreto e presença de corrosão acentuada. (ANDRADE, 1992)
Aspectos Gerais
descolamento de trechos isolados do concreto;
desplacamento de algumas partes de concreto
geralmente em quinas dos elementos e em locais
submetidos a fortes tensões expansivas;
Causas Prováveis
corrosão das armaduras;
canos de elementos estruturais sem armadura
suficiente para absorver os esforços;
desfôrma rápida
Foto
Lascamento do concreto devido à expansão dos produtos de corrosão
nas armaduras da laje. (Jefferson Maia Lima)
Foto
Lascamento do concreto devido à expansão dos produtos de corrosão
nas armaduras da laje. (Jefferson Maia Lima)
Foto
Lascamento do concreto devido à expansão dos produtos de
corrosão nas armaduras da laje e parte da viga. (Jefferson Maia
Lima)