determinaÇÃo da profundidade de penetraÇÃo de...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIacuteBA
CENTRO DE TECNOLOGIA ndash DECA
DEPARTAMENTO DE ENG CIVIL E AMBIENTAL
CAIO RHODOLFO LIMA FONSECA
DETERMINACcedilAtildeO DA PROFUNDIDADE DE PENETRACcedilAtildeO DE
CLORETOS POR ASPERSAtildeO DE NITRATO DE PRATA EM
ESTRUTURA DE CONCRETO - ESTUDO DE CASO
JOAtildeO PESSOA-PB
2017
CAIO RHODOLFO LIMA FONSECA
DETERMINACcedilAtildeO DA PROFUNDIDADE DE PENETRACcedilAtildeO DE
CLORETOS POR ASPERSAtildeO DE NITRATO DE PRATA EM
ESTRUTURA DE CONCRETO - ESTUDO DE CASO
Trabalho de conclusatildeo de curso apresentado ao
curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal da Paraiacuteba como parte dos requisitos
necessaacuterios para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Engenheiro
Civil
Orientador (a) Prof Dr Paulo Germano Toscano
Moura
JOAtildeO PESSOA-PB
2017
F676d Fonseca Caio Rhodolfo Lima
Determinaccedilatildeo da profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos por
aspersatildeo de nitrato de prata em estrutura de concreto - estudo de caso
ndash Joatildeo Pessoa 2017
59f il
Orientador Prof Dr Paulo Germano Toscano Moura
Monografia (Curso de Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil) Campus I -
UFPB Universidade Federal da Paraiacuteba
1 Patologia Corrosatildeo 2 Meacutetodo colorimeacutetrico 3 Aspersatildeo de nitrato de prata 4 Iacuteons cloretos
BSCTUFPB CDU 2ed 669 ( 043)
AGRADECIMENTOS
A Deus em primeiro lugar por ter me dado forccedilas capacidades fiacutesicas e psicoloacutegicas
para que a ideia de desistir em meio as tantas dificuldades encontradas na vida e no curso
nunca prevalecesse sobre o amor que eu tenho pela profissatildeo a qual escolhi seguir e tambeacutem
pela determinaccedilatildeo e garra que adquiri que me ajudaram a concluir o curso
A minha matildee Maria Cristina Lima que sempre me apoiou e esteve presente em todos
os momentos da vida e nas minhas decisotildees fazendo tudo que estava ao seu alcance para que
eu conseguisse lograr ecircxito nos meus objetivos pessoais e profissionais
A meu irmatildeo Thiago Rhaonny Lima Fonseca pela paciecircncia com a qual me ajudou
no desenvolvimento no meu projeto de pesquisa contribuindo com sua experiecircncia e
conhecimento no assunto
Aos meus tios Rubens Alexandre de Souza Bernadete Maria lima Sousa pelo
incentivo por acreditarem no meu potencial me dando forccedila e acompanhando meus resultados
na universidade
A Ryan Cavalcante Azevedo por ser um oacutetimo amigo que a vida me deu atraveacutes do
curso por ter me ajudado a superar minhas dificuldades na aacuterea de informaacutetica que foi
necessaacuterio no decorrer de minha formaccedilatildeo e por ter compartilhado de vaacuterios momentos de
estresse fazendo projetos juntos os quais noacutes trouxeram maturidade e confianccedila para seguir
em frente
Aos meus colegas de curso que caminharam junto comigo nesses uacuteltimos anos
estudando juntos e crescendo mutuamente na busca pelo conhecimento no dia-a-dia para nos
tornarmos bons profissionais Tornando-nos amigos e futuros colegas de profissatildeo
Ao meu professor e orientador Paulo Germano Toscana Moura que foi de
fundamental importacircncia na elaboraccedilatildeo do tema do meu trabalho de conclusatildeo de curso me
direcionando com paciecircncia em cada etapa compartilhando de sua vasta experiecircncia e
conhecimento na aacuterea de patologia das construccedilotildees e a sua disponibilidade em me auxiliar
quando solicitado
A todos os professores que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo profissional
transmitindo seus conhecimentos com sabedoria e maestria
RESUMO
Das patologias que atacam as armaduras de accedilo em estruturas de concreto armado gerando
corrosatildeo tem-se que a ocasionada pela penetraccedilatildeo de cloretos livres no concreto eacute
considerada uma das mais severas O objetivo principal desse trabalho consiste na avaliaccedilatildeo
de profundidade da frente de penetraccedilatildeo de cloretos em uma estrutura de concreto armado
situada em uma regiatildeo litoracircnea em que a propensatildeo a esse tipo de ataque por cloretos eacute alta
Para isto foi utilizado o meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata no material
recolhido da estrutura estudada de modo que a anaacutelise trouxesse um indicativo para o
aparecimento das fissuras recorrentes na estrutura Observou-se nos resultados experimentais
que o meacutetodo colorimeacutetrico utilizado eacute excelente para determinaccedilatildeo preliminar de causas de
patologias pois eacute um meacutetodo qualitativo de faacutecil aplicaccedilatildeo baixo custo e que tem raacutepidos
resultados preliminares para os teacutecnicos e profissionais da aacuterea possam diagnosticar
alternativas de tratamento ou entatildeo indicar o engenheiro patologista a fazer outros ensaios
laboratoriais poreacutem agora jaacute direcionados
PALAVRAS-CHAVE Patologia Corrosatildeo Meacutetodo colorimeacutetrico Aspersatildeo de nitrato de
prata Iacuteons cloretos
ABSTRACT
Of the pathologies that attack the steel reinforcement in structures of reinforced concrete
generating corrosion we have that the one caused by the penetration of free chlorides in the
concrete is considered one of the most severe The main objective of this work is to evaluate
the depth of the penetration of chlorides in a reinforced concrete structure located in a coastal
region where the propensity for this type of chloride attack is high The method used was the
colorimetric method by spraying silver nitrate on the collected material of the studied
structure so that the analysis would bring an indicative for the appearance of recurrent
fissures in the structure It was observed in the experimental results that the colorimetric
method used is excellent for preliminary determination of causes of pathologies since it is a
qualitative method of easy application low cost and that has fast preliminary results so that
technicians and professionals of the field can diagnose alternatives of treatment or indicate the
pathology engineer to perform other laboratory tests now towards the correct direction
KEYWORDS Pathology Corrosion Colorimetric method Silver nitrate spraying Chloride
ions
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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CAIO RHODOLFO LIMA FONSECA
DETERMINACcedilAtildeO DA PROFUNDIDADE DE PENETRACcedilAtildeO DE
CLORETOS POR ASPERSAtildeO DE NITRATO DE PRATA EM
ESTRUTURA DE CONCRETO - ESTUDO DE CASO
Trabalho de conclusatildeo de curso apresentado ao
curso de Engenharia Civil da Universidade
Federal da Paraiacuteba como parte dos requisitos
necessaacuterios para obtenccedilatildeo do tiacutetulo de Engenheiro
Civil
Orientador (a) Prof Dr Paulo Germano Toscano
Moura
JOAtildeO PESSOA-PB
2017
F676d Fonseca Caio Rhodolfo Lima
Determinaccedilatildeo da profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos por
aspersatildeo de nitrato de prata em estrutura de concreto - estudo de caso
ndash Joatildeo Pessoa 2017
59f il
Orientador Prof Dr Paulo Germano Toscano Moura
Monografia (Curso de Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil) Campus I -
UFPB Universidade Federal da Paraiacuteba
1 Patologia Corrosatildeo 2 Meacutetodo colorimeacutetrico 3 Aspersatildeo de nitrato de prata 4 Iacuteons cloretos
BSCTUFPB CDU 2ed 669 ( 043)
AGRADECIMENTOS
A Deus em primeiro lugar por ter me dado forccedilas capacidades fiacutesicas e psicoloacutegicas
para que a ideia de desistir em meio as tantas dificuldades encontradas na vida e no curso
nunca prevalecesse sobre o amor que eu tenho pela profissatildeo a qual escolhi seguir e tambeacutem
pela determinaccedilatildeo e garra que adquiri que me ajudaram a concluir o curso
A minha matildee Maria Cristina Lima que sempre me apoiou e esteve presente em todos
os momentos da vida e nas minhas decisotildees fazendo tudo que estava ao seu alcance para que
eu conseguisse lograr ecircxito nos meus objetivos pessoais e profissionais
A meu irmatildeo Thiago Rhaonny Lima Fonseca pela paciecircncia com a qual me ajudou
no desenvolvimento no meu projeto de pesquisa contribuindo com sua experiecircncia e
conhecimento no assunto
Aos meus tios Rubens Alexandre de Souza Bernadete Maria lima Sousa pelo
incentivo por acreditarem no meu potencial me dando forccedila e acompanhando meus resultados
na universidade
A Ryan Cavalcante Azevedo por ser um oacutetimo amigo que a vida me deu atraveacutes do
curso por ter me ajudado a superar minhas dificuldades na aacuterea de informaacutetica que foi
necessaacuterio no decorrer de minha formaccedilatildeo e por ter compartilhado de vaacuterios momentos de
estresse fazendo projetos juntos os quais noacutes trouxeram maturidade e confianccedila para seguir
em frente
Aos meus colegas de curso que caminharam junto comigo nesses uacuteltimos anos
estudando juntos e crescendo mutuamente na busca pelo conhecimento no dia-a-dia para nos
tornarmos bons profissionais Tornando-nos amigos e futuros colegas de profissatildeo
Ao meu professor e orientador Paulo Germano Toscana Moura que foi de
fundamental importacircncia na elaboraccedilatildeo do tema do meu trabalho de conclusatildeo de curso me
direcionando com paciecircncia em cada etapa compartilhando de sua vasta experiecircncia e
conhecimento na aacuterea de patologia das construccedilotildees e a sua disponibilidade em me auxiliar
quando solicitado
A todos os professores que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo profissional
transmitindo seus conhecimentos com sabedoria e maestria
RESUMO
Das patologias que atacam as armaduras de accedilo em estruturas de concreto armado gerando
corrosatildeo tem-se que a ocasionada pela penetraccedilatildeo de cloretos livres no concreto eacute
considerada uma das mais severas O objetivo principal desse trabalho consiste na avaliaccedilatildeo
de profundidade da frente de penetraccedilatildeo de cloretos em uma estrutura de concreto armado
situada em uma regiatildeo litoracircnea em que a propensatildeo a esse tipo de ataque por cloretos eacute alta
Para isto foi utilizado o meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata no material
recolhido da estrutura estudada de modo que a anaacutelise trouxesse um indicativo para o
aparecimento das fissuras recorrentes na estrutura Observou-se nos resultados experimentais
que o meacutetodo colorimeacutetrico utilizado eacute excelente para determinaccedilatildeo preliminar de causas de
patologias pois eacute um meacutetodo qualitativo de faacutecil aplicaccedilatildeo baixo custo e que tem raacutepidos
resultados preliminares para os teacutecnicos e profissionais da aacuterea possam diagnosticar
alternativas de tratamento ou entatildeo indicar o engenheiro patologista a fazer outros ensaios
laboratoriais poreacutem agora jaacute direcionados
PALAVRAS-CHAVE Patologia Corrosatildeo Meacutetodo colorimeacutetrico Aspersatildeo de nitrato de
prata Iacuteons cloretos
ABSTRACT
Of the pathologies that attack the steel reinforcement in structures of reinforced concrete
generating corrosion we have that the one caused by the penetration of free chlorides in the
concrete is considered one of the most severe The main objective of this work is to evaluate
the depth of the penetration of chlorides in a reinforced concrete structure located in a coastal
region where the propensity for this type of chloride attack is high The method used was the
colorimetric method by spraying silver nitrate on the collected material of the studied
structure so that the analysis would bring an indicative for the appearance of recurrent
fissures in the structure It was observed in the experimental results that the colorimetric
method used is excellent for preliminary determination of causes of pathologies since it is a
qualitative method of easy application low cost and that has fast preliminary results so that
technicians and professionals of the field can diagnose alternatives of treatment or indicate the
pathology engineer to perform other laboratory tests now towards the correct direction
KEYWORDS Pathology Corrosion Colorimetric method Silver nitrate spraying Chloride
ions
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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F676d Fonseca Caio Rhodolfo Lima
Determinaccedilatildeo da profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos por
aspersatildeo de nitrato de prata em estrutura de concreto - estudo de caso
ndash Joatildeo Pessoa 2017
59f il
Orientador Prof Dr Paulo Germano Toscano Moura
Monografia (Curso de Graduaccedilatildeo em Engenharia Civil) Campus I -
UFPB Universidade Federal da Paraiacuteba
1 Patologia Corrosatildeo 2 Meacutetodo colorimeacutetrico 3 Aspersatildeo de nitrato de prata 4 Iacuteons cloretos
BSCTUFPB CDU 2ed 669 ( 043)
AGRADECIMENTOS
A Deus em primeiro lugar por ter me dado forccedilas capacidades fiacutesicas e psicoloacutegicas
para que a ideia de desistir em meio as tantas dificuldades encontradas na vida e no curso
nunca prevalecesse sobre o amor que eu tenho pela profissatildeo a qual escolhi seguir e tambeacutem
pela determinaccedilatildeo e garra que adquiri que me ajudaram a concluir o curso
A minha matildee Maria Cristina Lima que sempre me apoiou e esteve presente em todos
os momentos da vida e nas minhas decisotildees fazendo tudo que estava ao seu alcance para que
eu conseguisse lograr ecircxito nos meus objetivos pessoais e profissionais
A meu irmatildeo Thiago Rhaonny Lima Fonseca pela paciecircncia com a qual me ajudou
no desenvolvimento no meu projeto de pesquisa contribuindo com sua experiecircncia e
conhecimento no assunto
Aos meus tios Rubens Alexandre de Souza Bernadete Maria lima Sousa pelo
incentivo por acreditarem no meu potencial me dando forccedila e acompanhando meus resultados
na universidade
A Ryan Cavalcante Azevedo por ser um oacutetimo amigo que a vida me deu atraveacutes do
curso por ter me ajudado a superar minhas dificuldades na aacuterea de informaacutetica que foi
necessaacuterio no decorrer de minha formaccedilatildeo e por ter compartilhado de vaacuterios momentos de
estresse fazendo projetos juntos os quais noacutes trouxeram maturidade e confianccedila para seguir
em frente
Aos meus colegas de curso que caminharam junto comigo nesses uacuteltimos anos
estudando juntos e crescendo mutuamente na busca pelo conhecimento no dia-a-dia para nos
tornarmos bons profissionais Tornando-nos amigos e futuros colegas de profissatildeo
Ao meu professor e orientador Paulo Germano Toscana Moura que foi de
fundamental importacircncia na elaboraccedilatildeo do tema do meu trabalho de conclusatildeo de curso me
direcionando com paciecircncia em cada etapa compartilhando de sua vasta experiecircncia e
conhecimento na aacuterea de patologia das construccedilotildees e a sua disponibilidade em me auxiliar
quando solicitado
A todos os professores que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo profissional
transmitindo seus conhecimentos com sabedoria e maestria
RESUMO
Das patologias que atacam as armaduras de accedilo em estruturas de concreto armado gerando
corrosatildeo tem-se que a ocasionada pela penetraccedilatildeo de cloretos livres no concreto eacute
considerada uma das mais severas O objetivo principal desse trabalho consiste na avaliaccedilatildeo
de profundidade da frente de penetraccedilatildeo de cloretos em uma estrutura de concreto armado
situada em uma regiatildeo litoracircnea em que a propensatildeo a esse tipo de ataque por cloretos eacute alta
Para isto foi utilizado o meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata no material
recolhido da estrutura estudada de modo que a anaacutelise trouxesse um indicativo para o
aparecimento das fissuras recorrentes na estrutura Observou-se nos resultados experimentais
que o meacutetodo colorimeacutetrico utilizado eacute excelente para determinaccedilatildeo preliminar de causas de
patologias pois eacute um meacutetodo qualitativo de faacutecil aplicaccedilatildeo baixo custo e que tem raacutepidos
resultados preliminares para os teacutecnicos e profissionais da aacuterea possam diagnosticar
alternativas de tratamento ou entatildeo indicar o engenheiro patologista a fazer outros ensaios
laboratoriais poreacutem agora jaacute direcionados
PALAVRAS-CHAVE Patologia Corrosatildeo Meacutetodo colorimeacutetrico Aspersatildeo de nitrato de
prata Iacuteons cloretos
ABSTRACT
Of the pathologies that attack the steel reinforcement in structures of reinforced concrete
generating corrosion we have that the one caused by the penetration of free chlorides in the
concrete is considered one of the most severe The main objective of this work is to evaluate
the depth of the penetration of chlorides in a reinforced concrete structure located in a coastal
region where the propensity for this type of chloride attack is high The method used was the
colorimetric method by spraying silver nitrate on the collected material of the studied
structure so that the analysis would bring an indicative for the appearance of recurrent
fissures in the structure It was observed in the experimental results that the colorimetric
method used is excellent for preliminary determination of causes of pathologies since it is a
qualitative method of easy application low cost and that has fast preliminary results so that
technicians and professionals of the field can diagnose alternatives of treatment or indicate the
pathology engineer to perform other laboratory tests now towards the correct direction
KEYWORDS Pathology Corrosion Colorimetric method Silver nitrate spraying Chloride
ions
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
AGRADECIMENTOS
A Deus em primeiro lugar por ter me dado forccedilas capacidades fiacutesicas e psicoloacutegicas
para que a ideia de desistir em meio as tantas dificuldades encontradas na vida e no curso
nunca prevalecesse sobre o amor que eu tenho pela profissatildeo a qual escolhi seguir e tambeacutem
pela determinaccedilatildeo e garra que adquiri que me ajudaram a concluir o curso
A minha matildee Maria Cristina Lima que sempre me apoiou e esteve presente em todos
os momentos da vida e nas minhas decisotildees fazendo tudo que estava ao seu alcance para que
eu conseguisse lograr ecircxito nos meus objetivos pessoais e profissionais
A meu irmatildeo Thiago Rhaonny Lima Fonseca pela paciecircncia com a qual me ajudou
no desenvolvimento no meu projeto de pesquisa contribuindo com sua experiecircncia e
conhecimento no assunto
Aos meus tios Rubens Alexandre de Souza Bernadete Maria lima Sousa pelo
incentivo por acreditarem no meu potencial me dando forccedila e acompanhando meus resultados
na universidade
A Ryan Cavalcante Azevedo por ser um oacutetimo amigo que a vida me deu atraveacutes do
curso por ter me ajudado a superar minhas dificuldades na aacuterea de informaacutetica que foi
necessaacuterio no decorrer de minha formaccedilatildeo e por ter compartilhado de vaacuterios momentos de
estresse fazendo projetos juntos os quais noacutes trouxeram maturidade e confianccedila para seguir
em frente
Aos meus colegas de curso que caminharam junto comigo nesses uacuteltimos anos
estudando juntos e crescendo mutuamente na busca pelo conhecimento no dia-a-dia para nos
tornarmos bons profissionais Tornando-nos amigos e futuros colegas de profissatildeo
Ao meu professor e orientador Paulo Germano Toscana Moura que foi de
fundamental importacircncia na elaboraccedilatildeo do tema do meu trabalho de conclusatildeo de curso me
direcionando com paciecircncia em cada etapa compartilhando de sua vasta experiecircncia e
conhecimento na aacuterea de patologia das construccedilotildees e a sua disponibilidade em me auxiliar
quando solicitado
A todos os professores que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo profissional
transmitindo seus conhecimentos com sabedoria e maestria
RESUMO
Das patologias que atacam as armaduras de accedilo em estruturas de concreto armado gerando
corrosatildeo tem-se que a ocasionada pela penetraccedilatildeo de cloretos livres no concreto eacute
considerada uma das mais severas O objetivo principal desse trabalho consiste na avaliaccedilatildeo
de profundidade da frente de penetraccedilatildeo de cloretos em uma estrutura de concreto armado
situada em uma regiatildeo litoracircnea em que a propensatildeo a esse tipo de ataque por cloretos eacute alta
Para isto foi utilizado o meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata no material
recolhido da estrutura estudada de modo que a anaacutelise trouxesse um indicativo para o
aparecimento das fissuras recorrentes na estrutura Observou-se nos resultados experimentais
que o meacutetodo colorimeacutetrico utilizado eacute excelente para determinaccedilatildeo preliminar de causas de
patologias pois eacute um meacutetodo qualitativo de faacutecil aplicaccedilatildeo baixo custo e que tem raacutepidos
resultados preliminares para os teacutecnicos e profissionais da aacuterea possam diagnosticar
alternativas de tratamento ou entatildeo indicar o engenheiro patologista a fazer outros ensaios
laboratoriais poreacutem agora jaacute direcionados
PALAVRAS-CHAVE Patologia Corrosatildeo Meacutetodo colorimeacutetrico Aspersatildeo de nitrato de
prata Iacuteons cloretos
ABSTRACT
Of the pathologies that attack the steel reinforcement in structures of reinforced concrete
generating corrosion we have that the one caused by the penetration of free chlorides in the
concrete is considered one of the most severe The main objective of this work is to evaluate
the depth of the penetration of chlorides in a reinforced concrete structure located in a coastal
region where the propensity for this type of chloride attack is high The method used was the
colorimetric method by spraying silver nitrate on the collected material of the studied
structure so that the analysis would bring an indicative for the appearance of recurrent
fissures in the structure It was observed in the experimental results that the colorimetric
method used is excellent for preliminary determination of causes of pathologies since it is a
qualitative method of easy application low cost and that has fast preliminary results so that
technicians and professionals of the field can diagnose alternatives of treatment or indicate the
pathology engineer to perform other laboratory tests now towards the correct direction
KEYWORDS Pathology Corrosion Colorimetric method Silver nitrate spraying Chloride
ions
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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RESUMO
Das patologias que atacam as armaduras de accedilo em estruturas de concreto armado gerando
corrosatildeo tem-se que a ocasionada pela penetraccedilatildeo de cloretos livres no concreto eacute
considerada uma das mais severas O objetivo principal desse trabalho consiste na avaliaccedilatildeo
de profundidade da frente de penetraccedilatildeo de cloretos em uma estrutura de concreto armado
situada em uma regiatildeo litoracircnea em que a propensatildeo a esse tipo de ataque por cloretos eacute alta
Para isto foi utilizado o meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata no material
recolhido da estrutura estudada de modo que a anaacutelise trouxesse um indicativo para o
aparecimento das fissuras recorrentes na estrutura Observou-se nos resultados experimentais
que o meacutetodo colorimeacutetrico utilizado eacute excelente para determinaccedilatildeo preliminar de causas de
patologias pois eacute um meacutetodo qualitativo de faacutecil aplicaccedilatildeo baixo custo e que tem raacutepidos
resultados preliminares para os teacutecnicos e profissionais da aacuterea possam diagnosticar
alternativas de tratamento ou entatildeo indicar o engenheiro patologista a fazer outros ensaios
laboratoriais poreacutem agora jaacute direcionados
PALAVRAS-CHAVE Patologia Corrosatildeo Meacutetodo colorimeacutetrico Aspersatildeo de nitrato de
prata Iacuteons cloretos
ABSTRACT
Of the pathologies that attack the steel reinforcement in structures of reinforced concrete
generating corrosion we have that the one caused by the penetration of free chlorides in the
concrete is considered one of the most severe The main objective of this work is to evaluate
the depth of the penetration of chlorides in a reinforced concrete structure located in a coastal
region where the propensity for this type of chloride attack is high The method used was the
colorimetric method by spraying silver nitrate on the collected material of the studied
structure so that the analysis would bring an indicative for the appearance of recurrent
fissures in the structure It was observed in the experimental results that the colorimetric
method used is excellent for preliminary determination of causes of pathologies since it is a
qualitative method of easy application low cost and that has fast preliminary results so that
technicians and professionals of the field can diagnose alternatives of treatment or indicate the
pathology engineer to perform other laboratory tests now towards the correct direction
KEYWORDS Pathology Corrosion Colorimetric method Silver nitrate spraying Chloride
ions
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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ABSTRACT
Of the pathologies that attack the steel reinforcement in structures of reinforced concrete
generating corrosion we have that the one caused by the penetration of free chlorides in the
concrete is considered one of the most severe The main objective of this work is to evaluate
the depth of the penetration of chlorides in a reinforced concrete structure located in a coastal
region where the propensity for this type of chloride attack is high The method used was the
colorimetric method by spraying silver nitrate on the collected material of the studied
structure so that the analysis would bring an indicative for the appearance of recurrent
fissures in the structure It was observed in the experimental results that the colorimetric
method used is excellent for preliminary determination of causes of pathologies since it is a
qualitative method of easy application low cost and that has fast preliminary results so that
technicians and professionals of the field can diagnose alternatives of treatment or indicate the
pathology engineer to perform other laboratory tests now towards the correct direction
KEYWORDS Pathology Corrosion Colorimetric method Silver nitrate spraying Chloride
ions
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam 16
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica 17
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito 18
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo 20
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio 20
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo 21
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel 25
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC 27
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua 29
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo 31
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo 32
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel 34
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica 35
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo 37
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias 39
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti 42
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel 43
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto 44
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo 49
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento 50
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula 53
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas 55
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto 56
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo 58
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom) 60
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M 62
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria 62
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata 63
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata 63
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio 64
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso 64
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar 65
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees 66
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto 66
Figura 35 - Material referente ao furo 1 67
Figura 36 - Material referente ao furo 2 67
Figura 37 - Material referente ao furo 3 68
Figura 38 - Material referente ao furo 4 68
Figura 39 - Material referente ao furo 5 69
Figura 40 - Material referente ao furo 6 69
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo 72
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
SUMAacuteRIO
1 INTRODUCcedilAtildeO 10
11 JUSTIFICATIVA 11
12 OBJETIVO GERAL 12
121 Objetivo especiacutefico 12
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO 12
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO 13
21 CORROSAtildeO 13
211 Fundamentos sobre corrosatildeo 13
212 Formas de corrosatildeo 15
213 Pilha eletroquiacutemica 16
214 Mecanismo 23
215 Diagrama de Pourbaix 26
216 Polarizaccedilatildeo 30
217 Velocidade de corrosatildeo 36
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO 38
221 Conceitos gerais 38
222 Desempenho 39
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado 40
224 Passivaccedilatildeo do concreto 42
225 Fatores intervenientes 45
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo 52
3 METODOLOGIA 58
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO 59
32 NITRATO DE PRATA 61
33 ESTUDO DE CASO 64
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 69
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS 73
10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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10
1 INTRODUCcedilAtildeO
Desde a antiguidade as civilizaccedilotildees Gregas e Romanas trouxeram grandes
contribuiccedilotildees para os meacutetodos construtivos (FUSCO 2008) Os gregos com o emprego de
vigas e utilizaccedilatildeo de placas como elementos estruturais e os Romanos com o desenvolvimento
de tijolos ceracircmicos criando os arcos de alvenaria e modificando as formas retas com a quais
se construiacuteam Com o passar dos anos o amadurecimento das teacutecnicas e a revoluccedilatildeo
industrial em meados do seacuteculo XIX trouxeram agrave luz o cimento Portland e o accedilo laminado
surgia assim o concreto armado material que eacute a base da construccedilatildeo civil ateacute os dias de hoje
Segundo Rossignolo (2009) o material de construccedilatildeo civil mais utilizado no mundo
eacute o concreto de cimento Portland em consequecircncia de ter uma grande aplicaccedilatildeo nas diversas
aacutereas da engenharia como edificaccedilotildees barragens pontes pavimentaccedilatildeo dentre outras Visto
que ele se adapta facilmente as condiccedilotildees e ambientes distintos A grande utilizaccedilatildeo do
concreto deve-se aos componentes de sua mateacuteria-prima que satildeo facilmente encontrados e
produzidos
O concreto simples tem como base em sua composiccedilatildeo materiais como agregado
grauacutedo agregado miuacutedo aacutegua e o aglomerante que eacute o cimento Portland Podendo ser
tambeacutem empregados aditivos com o intuito de melhorar alguma propriedade especifica no
concreto (YAZIGI 2009) Cada componente da mateacuteria-prima confere ao concreto
determinada caracteriacutestica diante disso sabe-se que o controle na qualidade da mateacuteria-prima
influencia diretamente na qualidade e uniformidade assim tambeacutem como a execuccedilatildeo tem sua
parcela de contribuiccedilatildeo na qualidade da estrutura
Uma estrutura de concreto armado eacute a junccedilatildeo do concreto simples com barras de accedilo
em seu interior formando uma ligaccedilatildeo soacutelida solidaacuteria trabalhando junto e sofrendo as
mesmas deformaccedilotildees devido o alto niacutevel de aderecircncia para suportar esforccedilos tanto de
compressatildeo quanto de traccedilatildeo (BOTELHO 2002)
Com o tempo pocircde-se perceber que as estruturas de accedilo estavam sofrendo alteraccedilotildees
no interior do concreto Percebeu-se que patologias como a corrosatildeo de armaduras de accedilo
tornaram-se mais frequentes e com isso veio agrave necessidade de tomar mais cuidado com a
manutenccedilatildeo das peccedilas de concreto armado
Abriu-se um grande interesse para qualidade e longevidade das estruturas as
variaacuteveis como durabilidade e desempenho ganharam visibilidade pois antigamente as
estruturas eram superdimensionadas em suas seccedilotildees transversais e na quantidade de accedilo
11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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11
podendo aguentar por deacutecadas ataques de agentes agressivos sem causar riscos agrave integridade
da peccedila Poreacutem as estruturas de hoje satildeo mais suscetiacuteveis a esses tipos de ataques quiacutemicos e
bioloacutegicos visto que as seccedilotildees se tornaram mais esbeltas e consequentemente deixando as
armaduras menos protegidas
Os autores Souza e Ripper entendem a importacircncia de se analisar e entender o
comportamento das estruturas e suas patologias
A primeira preocupaccedilatildeo da estabilidade estrutural deve ser com a patologia
das estruturas pois do estudo dos defeitos e dos sintomas patoloacutegicos das
estruturas de concreto muito pode se aprender sobre falhas de concepccedilatildeo de
anaacutelise de construccedilatildeo e de utilizaccedilatildeo destas estruturas (SOUZA RIPPER
1998)
Os principais processos que causam deterioraccedilatildeo do concreto podem ser de natureza
mecacircnica quiacutemica eletromagneacutetica e bioloacutegica sendo por vaacuterias vezes combinaccedilotildees de
diferentes fatores Jaacute para a corrosatildeo da armadura os processos de carbonataccedilatildeo e iacuteons cloros
satildeo os principais Andrade (1992) afirma que ldquoa situaccedilatildeo mais agressiva e tambeacutem a
responsaacutevel pelo maior nuacutemero de casos de corrosatildeo de armaduras eacute a presenccedila de clorosrdquo
Fatores que estatildeo relacionados com essas patologias satildeo cobrimento qualidades dos
materiais componentes do concreto umidade temperatura dentre outros
11 JUSTIFICATIVA
Acredita-se na relevacircncia dessa discussatildeo visto que a corrosatildeo das armaduras devido
agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloro eacute uma patologia de ocorrecircncia crescente nas peccedilas de concreto
armado principalmente em zonas mariacutetimas Eacute possiacutevel observar mobilizaccedilotildees de vaacuterios
segmentos da engenharia civil na tentativa de conhecer como ocorre todo o processo de
corrosatildeo para tentar prevenir ou diminuir os riscos para as estruturas pois este eacute um dos
principais problemas quando se fala em patologias visto que vem trazendo elevados custos
econocircmicos no sentido de combater maiores danos aos elementos estruturais
Na tentativa de se diminuir a incidecircncia dessa patologia para que as estruturas tenham
uma maior durabilidade eacute necessaacuteria a tomada de medidas profilaacuteticas no intuito de conhecer
os causadores desse processo quiacutemico e entender os fatores que estatildeo atrelados agrave corrosatildeo e
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
12
degradaccedilatildeo da estrutura de concreto armado devido agrave penetraccedilatildeo de compostos em seu
interior como eacute o caso da carbonataccedilatildeo e dos iacuteons cloretos Surge a necessidade de se
encontrar meacutetodos mais simples e praacuteticos e com baixo custo que permita determinar se a
estrutura corre risco de corrosatildeo assim o meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata aparece
como uma boa opccedilatildeo
Em casos de inspeccedilatildeo de trincas ou desplacamentos em estruturas de concreto armado
eacute necessaacuterio avaliar se a causa pode ser a corrosatildeo da armadura e para tanto se fazem ensaios
laboratoriais para detectar teores de cloro este meacutetodo de aspersatildeo de nitrato de prata pode
ser executado facilmente por qualquer comunidade teacutecnica de engenharia nos dando respaldo
sobre ateacute qual profundidade os cloretos livres conseguiram penetrar na estrutura assim
podemos dizer se a armadura pode ter sido despassivada
12 OBJETIVO GERAL
O objetivo principal dessa pesquisa eacute o estudo de caso em um pilar de concreto
armado no intuito de avaliar a profundidade de penetraccedilatildeo de cloretos livres pelo meacutetodo
colorimeacutetrico de aspersatildeo de nitrato de prata
121 Objetivo especiacutefico
Como objetivos secundaacuterios foram definidos
Avaliar qualitativamente a eficiecircncia o meacutetodo e praticidade de aplicaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico para estudos iniciais de determinaccedilatildeo de profundidade de cloretos
Verificar se a fissura na estrutura pode esta relacionada com a penetraccedilatildeo dos iacuteons
cloretos
Determinar uma soluccedilatildeo viaacutevel para o tratamento da estrutura caso necessaacuterio
13 ESTRUTURA E ORGANIZACcedilAtildeO DO TRABALHO
Este trabalho estaacute estruturada em cinco capiacutetulos do seguinte modo
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
13
No Capiacutetulo 1 temos a introduccedilatildeo em que eacute apresentado o tema do trabalho em uma
visatildeo mais generalista para que o leitor fique ciente do que seraacute abordado e tambeacutem satildeo
determinados os objetivos que o trabalho estima alcanccedilar
O Capiacutetulo 2 eacute composto pelo referencial teoacuterico que daraacute suporte ao entendimento do
processo de corrosatildeo suas causas fatores influenciadores e toda a quiacutemica envolvida no
transcurso da corrosatildeo Seraacute visto tambeacutem a aplicaccedilatildeo direta da corrosatildeo em estruturas de
concreto armado dando uma base para anaacutelise dos resultados do estudo de caso
O Capiacutetulo 3 apresenta os procedimentos metodoloacutegicos utilizados no decorrer da
pesquisa bem como no detalhamento da base de dados referente ao ensaio de carbonataccedilatildeo
realizado
O Capiacutetulo 4 contempla a apresentaccedilatildeo de resultados
E no Capiacutetulo 5 eacute discutida a conclusatildeo deste trabalho
2 REFERENCIAL TEOacuteRICO
Neste capiacutetulo eacute apresentada uma revisatildeo sobre o que eacute corrosatildeo definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo do proacuteximo capiacutetulo em que trataremos de corrosatildeo
no concreto armado
21 CORROSAtildeO
211 Fundamentos sobre corrosatildeo
Quando se trata da durabilidade da estrutura a corrosatildeo da armadura deve ser levada
em consideraccedilatildeo visto que muitas vezes esta forma de patologia natildeo fica tatildeo evidenciada a
olho nu por ser um processo que acontece dentro da estrutura de concreto ficando difiacutecil de
diagnosticaacute-la em sua fase inicial
Segundo Gentil (2011 p1) a corrosatildeo eacute um processo de desgaste e deterioraccedilatildeo na
superfiacutecie do material metaacutelico a qual todos os metais estatildeo vulneraacuteveis dependendo da
agressividade do meio ambiente Em geral satildeo processos espontacircneos em que existe a
transformaccedilatildeo dos materiais metaacutelicos afetando assim a durabilidade e desempenho das
14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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14
peccedilas Estes processos podem ser quiacutemicos ou eletroquiacutemicos podendo estar ou natildeo
associados a esforccedilos mecacircnicos
Jaacute Cascudo (1964 p39) entende a corrosatildeo de armaduras como uma interaccedilatildeo
destrutiva entre o material e o meio ambiente de natureza eletroquiacutemica sendo o resultado da
formaccedilatildeo de uma pilha ou ceacutelula de corrosatildeo Em alguns casos a corrosatildeo se comporta como
o processo inverso da metalurgia pois seus produtos satildeo bem semelhantes aos minerais dos
quais ele foi extraiacutedo
O problema gerado pela corrosatildeo tem sua importacircncia em dois aspectos o primeiro eacute
o econocircmico cujo custo de recuperaccedilatildeo eacute bastante elevado Alguns paiacuteses como Reino Unido
e Estados Unidos jaacute realizaram estudos relacionando o custo anual atribuiacutedo agrave corrosatildeo ao
Produto nacional Bruto (PNB) de seus paiacuteses e o resultado foi surpreendente chegando aos
iacutendices de 35 e 42 respectivamente do PNB de cada paiacutes (DUTRA NUNES 2011
p5) Cita tambeacutem que no Brasil aplica-se o iacutendice de Hoar que estima que o custo com
corrosatildeo tenha o iacutendice de 35 do produto interno bruto (PIB) do paiacutes correspondendo a
aproximadamente 85 bilhotildees de reais valor este que enfatiza a sua importacircncia O segundo
aspecto que tem que ser levado em consideraccedilatildeo eacute a conservaccedilatildeo das reservas minerais e
consumo energeacutetico
Tendo em vista a constante destruiccedilatildeo de peccedilas metaacutelicas devido agrave corrosatildeo existe a
necessidade de reposiccedilatildeo constante desses materiais ou seja deve-se haver uma produccedilatildeo
adicional que supra essa demanda Cerca de 25 a 40 do que eacute produzido de accedilo no mundo
tem a finalidade de restituiccedilatildeo isso nos leva a compreensatildeo de como o meio ambiente vem
sofrendo com esta agressatildeo fazendo com que as reservas minerais sejam reduzidas ou ateacute
mesmo levando ao seu esgotamento (GENTIL 2011 p6)
Ainda de acordo com o autor sabe-se que o custo energeacutetico para produccedilatildeo de accedilo eacute
extremamente elevado devido agrave demanda de grandes quantidades de energia para alcanccedilar
altas temperaturas nos processos de fabricaccedilatildeo do accedilo como eacute o exemplo do processo de
reduccedilatildeo eletroliacutetica de alumina (Al2O3) ou para a reduccedilatildeo teacutermica de mineacuterios de ferro
(Fe2O3) Para manter os metais protegidos da corrosatildeo eacute necessaacuteria uma parcela adicional de
energia para o emprego de medidas que previnam a corrosatildeo como eacute o caso de revestimentos
protetores inibidores de corrosatildeo proteccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica dentre outras
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
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2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
15
212 Formas de corrosatildeo
As caracteriacutesticas morfoloacutegicas das corrosotildees ajudam bastante no parecer teacutecnico
sobre determinada causa da patologia visto que as formas das corrosotildees jaacute descaracterizam
possiacuteveis processos corrosivos tornando o patologista mais assertivo
Segundo Cascudo (1964 p18) as corrosotildees podem se apresentar das seguintes formas
Uniforme em que a corrosatildeo aparece de maneira integral em toda superfiacutecie
da barra ou em certos trechos caracterizando uma corrosatildeo generalizada podendo ser lisa e
regular ou rugosa e irregular ocasionando perda de espessura no metal Ocorrem em
processos de carbonataccedilatildeo
Puntiforme ou por pite em que a corrosatildeo atua formando cavidades
angulosas e com profundidades maiores que seu diacircmetro caracterizando uma corrosatildeo
localizada em pontos ou pequenas aacutereas na regiatildeo superficial da barra Ocorrem em processos
de corrosatildeo por iacuteons de cloro
Sobtensatildeo em que a corrosatildeo ocorre de forma localizada tambeacutem assim como
a corrosatildeo puntiforme e que se da ao mesmo tempo em que a tensatildeo de traccedilatildeo na armadura
podendo dar origem aacute propagaccedilatildeo de fissuras de natureza transgranular ou intragranular
Jaacute Andrade define a corrosatildeo sobtensatildeo sendo
A corrosatildeo sobtensatildeo como seu nome indica se caracteriza por ocorrer em
accedilos submetidos a elevadas tensotildees em cuja superfiacutecie eacute gerada uma
microfissura que vai progredindo muito rapidamente provocando a ruptura
brusca e fraacutegil do metal ainda que a superfiacutecie natildeo mostre praticamente
sinais de ataque A uacutenica forma de confirmar a atuaccedilatildeo de um fenocircmeno
desse tipo eacute mediante um estudo cuidadoso das superfiacutecies da fratura pra
comprovar a falta de estricccedilatildeo e inclusive com o microscoacutepio caracterizar a
ldquoformardquo da fratura (ANDRADE 1992 p33)
Na Figura 1 observam-se trecircs tipos de corrosotildees apresentadas sendo generalizada
(uniforme) puntiforme (pites) e a sobtensatildeo e os fatores que as provocam que satildeo
respectivamente carbonataccedilatildeo cloretos e tensotildees
16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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16
Figura 1 - Tipos de corrosatildeo e fatores que os provocam
Fonte (CASCUDO 1964 p19)
213 Pilha eletroquiacutemica
Neste toacutepico seratildeo discutidos alguns conceitos necessaacuterios para a compreensatildeo
quiacutemica do processo de corrosatildeo nos metais abordando aspectos do fenocircmeno eletroquiacutemico
em meio aquoso
2131 Eletrodo
Eacute uma situaccedilatildeo de estado estacionaacuterio que ocorre ao mergulhar um metal numa
soluccedilatildeo aquosa em que forma-se um arranjo de partiacuteculas carregadas ou dipolos orientados
denominado dupla camada eleacutetrica que se encontra em qualquer interface material ou meio
aquoso (CASCUDO 1964 p20)
17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
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17
A Figura 2 representa um eletrodo em que existe um metal numa soluccedilatildeo aquosa com
propriedades normais onde fica caracterizada a dupla camada com os planos de Helmholtz
interno e externo
Figura 2 - Estrutura da dupla camada eleacutetrica
Fonte (CASCUDO 1964 p21)
Existem dois eletrodos que satildeo o caacutetodo e o acircnodo No caacutetodo ocorre agrave saiacuteda da
corrente eleacutetrica (iocircnica) do eletroacutelito ou a corrente eleacutetrica eacute consumida em parte da
superfiacutecie do eletrodo ocorrendo neste caso uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo No acircnodo ocorre agrave saiacuteda
da corrente eleacutetrica em forma de iacuteons metaacutelicos que entra na soluccedilatildeo ocorrendo agrave corrosatildeo
(GEMELLI 2001 p6)
2132 Eletroacutelito
Eacute uma soluccedilatildeo que permite a passagem de eleacutetrons em que os eleacutetrons encontram-se
presos a iacuteons Formando uma corrente iocircnica que depende exclusivamente da mobilidade dos
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
18
iacuteons na qual os iacuteons positivos tendem a se difundir para caacutetodo e os iacuteons negativos tendem a
se difundir para o acircnodo (GEMILLI 2001 p6)
A figura 3 representa a ilustraccedilatildeo de um metal inserido em um eletroacutelito aquoso e a
existecircncia de uma diferenccedila de potencial explicada pela presenccedila de cargas eleacutetricas
Figura 3 - Condiccedilotildees de equiliacutebrio metal-eletroacutelito
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
2133 Potencial de eletrodo
A corrosatildeo de um metal eacute um processo composto por duas reaccedilotildees parciais que
ocorrem em locais distintos uma reaccedilatildeo anoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo e a outra eacute
uma reaccedilatildeo catoacutedica que eacute uma reaccedilatildeo de reduccedilatildeo Estas reaccedilotildees caracterizam o
funcionamento de uma pilha eletroquiacutemica que envolve uma importante grandeza
denominada ldquopotencial do eletrodordquo Este potencial se baseia no princiacutepio o qual sempre que
imergimos uma barra metaacutelica em uma soluccedilatildeo eletroliacutetica desenvolve-se uma distribuiccedilatildeo de
cargas eleacutetricas na interface metalsoluccedilatildeo estabelecendo assim uma diferenccedila de potencial
(ddp) que pode ser positiva negativa ou nula Este fenocircmeno eacute uma tendecircncia natural que
ocorre com maioria dos metais e eacute chamado de potencial do eletrodo (DUTRA NUNES
2011 p7)
19
Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
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Cascudo concorda com Dutra e Nunes dizendo que
O exame de uma dupla camada eleacutetrica mostra que na interface
metalsoluccedilatildeo haacute uma distribuiccedilatildeo de cargas eleacutetricas tal que uma diferenccedila
de potencial (ddp) se estabelece entre o metal e a soluccedilatildeo Essa ddp
conceitualmente eacute tida como o potencial de eletrodo e sua magnitude eacute
dependente do sistema (eletrodoeletroacutelito) em consideraccedilatildeo (CASCUDO
1964 p21)
O arranjo ordenado que se forma na interface do metal com o eletroacutelito eacute o que
constitui a ldquodupla camada eleacutetricardquo O que de fato ocorre eacute que quando o valor do potencial
dos iacuteons na rede cristalina da barra metaacutelica for superior ao valor do potencial dos iacuteons
metaacutelicos na soluccedilatildeo eletroliacutetica existiraacute uma tendecircncia natural e espontacircnea dos iacuteons se
locomoverem para a soluccedilatildeo o que deixaraacute a barra metaacutelica com excesso de cargas negativas
pois os eleacutetrons natildeo podem existir livres na soluccedilatildeo permanecendo assim no metal que faz o
potencial do metal crescer e aumenta a dificuldade dos iacuteons migrarem para a soluccedilatildeo
(GENTIL 2011 p17) O autor cita tambeacutem que este processo de transferecircncia de iacuteons
somente se findaraacute quando o potencial do eletrodo e o do eletroacutelito encontrarem um
equiliacutebrio que neste caso a barra iraacute adquirir um potencial eleacutetrico negativo em relaccedilatildeo ao da
soluccedilatildeo eletroliacutetica
O autor continua explicando que quando o potencial dos iacuteons metaacutelicos na soluccedilatildeo eacute
maior que o potencial dos iacuteons metaacutelicos da rede cristalina o processo inverso ocorre ou seja
os iacuteons encaminham-se para o metal tornando-o com excesso de cargas positivas e o
potencial eleacutetrico consequentemente mais elevado Ocorrendo essa transferecircncia ateacute que
encontrarem o equiliacutebrio novamente Neste caso o potencial da barra metaacutelica seraacute positivo
em relaccedilatildeo agrave soluccedilatildeo Quando acontece de o eletrodo e o eletroacutelito possuirem os potenciais
eleacutetricos iguais nessa situaccedilatildeo natildeo haveraacute transferecircncias de iacuteons (GENTIL 2011 p17)
A figura 4 mostra o desenvolvimento do potencial do eletrodo e as suas fases desde o
inicial na intermediaria em que comeccedila as transferecircncias dos iacuteons ateacute o eletrodo e eletroacutelito
chegarem a um equiliacutebrio
20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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20
Figura 4 - Fases do equiliacutebrio do potencial de eletrodo
Fonte (GENTIL 2011 p17)
2134 Potencial de eletrodo padratildeo
A medida direta de uma diferenccedila de potencial entre um metal e uma soluccedilatildeo
eletroliacutetica na praacutetica natildeo acontece pois eacute inviaacutevel visto que qualquer instrumento de
mediccedilatildeo dentro do sistema acarretaria em uma modificaccedilatildeo na ddp da mesma Entatildeo se tornou
necessaacuterio utilizar um ldquoeletrodo padratildeordquo para quantificar o valor de qualquer outro potencial
de um determinado sistema em relaccedilatildeo a esse eletrodo de referecircncia A figura 5 mostra um
eletrodo de hidrogecircnio (CASCUDO 1964 p22)
Figura 5 - Esquema ilustrativo do eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p9)
Determinou-se que o eletrodo de hidrogecircnio seria o padratildeo com isso se convencionou
que seu potencial eacute zero em qualquer temperatura Dessa maneira ligando o eletrodo do metal
21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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21
estudado a um voltiacutemetro de altiacutessima impedacircncia de entrada proacutexima de 1012
Ω pode-se
considerar a corrente que circula no voltiacutemetro despreziacutevel (GEMELLI 2001 p10)
Gentil descreve como eacute o eletrodo padratildeo de hidrogecircnio
Eacute constituiacutedo de um fio de platina coberto com platina finamente dividida
(negro de platina) que absorve grande quantidade de hidrogecircnio agindo
como se fosse um eletrodo de hidrogecircnio Esse eletrodo eacute imerso em uma
soluccedilatildeo de 1 M de iacuteons hidrogecircnio (por exemplo soluccedilatildeo 1M de HCl)
atraveacutes da qual o hidrogecircnio gasoso eacute borbulhado sob pressatildeo de 1 atmosfera
e temperatura de 25ordmC (GENTIL 2011 p17)
Assim quando se deseja fazer a comparaccedilatildeo do potencial de um eletrodo de qualquer
metal toma-se como referecircncia o eletrodo em condiccedilotildees padronizadas Colocam-se dois
recipientes um com o metal imergido na soluccedilatildeo eletroliacutetica e o outro com o eletrodo padratildeo
de hidrogecircnio Ligando eletricamente os dois recipientes deve haver uma ponte salina e o
voltiacutemetro ligando os dois eletrodos vai determinar o valor do potencial padratildeo do metal
considerado A figura 6 mostra o esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Figura 6 - Esquema ilustrativo da mediccedilatildeo do eletrodo padratildeo
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p11)
22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
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222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
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Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
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A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
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anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
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Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
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22
2135 Limitaccedilotildees no uso da tabela de potenciais
A Tabela 1 dos potenciais padrotildees soacute pode ser utilizada nas condiccedilotildees e quantidades
jaacute estabelecidas Ela natildeo nos diz nada quanto agrave velocidade com a qual as reaccedilotildees se
processam soacute indica o quanto de energia certa reaccedilatildeo quiacutemica libera e tendecircncia da reaccedilatildeo
oxidar ou reduzir
Tabela 1 - Potenciais dos eletrodos padratildeo
Fonte (FELTRE 2004 p305)
23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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23
214 Mecanismo
Neste toacutepico seratildeo discutidos aspectos para a compreensatildeo quiacutemica do processo de
corrosatildeo nos metais e o funcionamento de uma pilha eletroliacutetica
2141 Corrente eleacutetrica
A ceacutelula eletroquiacutemica eacute um dispositivo capaz de converter energia eleacutetrica em energia
quiacutemica ou vice-versa Ocorre que em uma determinada reaccedilatildeo haveraacute um fluxo de eleacutetrons
que pode ser direcionado a fim de formar uma corrente eleacutetrica ou pode ser o contraacuterio
tambeacutem uma reaccedilatildeo ocorrendo com a necessidade de fornecimento de corrente eleacutetrica neste
caso o processo chama-se de eletroacutelise (DUTRA NUNES 2011 p8)
Aplicando uma diferenccedila de potencial entre dois pontos em um condutor do qual em
seu interior encontram-se eleacutetrons livres ocorre um transporte de eleacutetrons ou iacuteons que se
denomina corrente eleacutetrica dada pela Equaccedilatildeo 1 que eacute a variaccedilatildeo da carga eleacutetrica em funccedilatildeo
do tempo (GEMELLI 2001 p6)
119868 = 119889119876
119889119905 (1)
Sabendo que a carga eleacutetrica (Q) eacute dada pela equaccedilatildeo 2
119876 = 119899119890 119865 (2)
Onde
119899119890 = nuacutemero de eleacutetrons que participam da reaccedilatildeo
119865 = constante de Faraday (119865 = 96485 Cmol)
O autor diz ainda que a intensidade da corrente eleacutetrica que passa no condutor seraacute
proporcional agrave velocidade da reaccedilatildeo na interface do eletrodo eletroacutelito Temos tambeacutem que o
trabalho eleacutetrico nesse caso seraacute igual agrave variaccedilatildeo de energia livre de Gibbs e a diferenccedila de
potencial representada pelo potencial padratildeo da ceacutelula analisada Assim o trabalho que o
sistema pode realizar eacute dado pela equaccedilatildeo 3
119882119890119897119890 = 120549119866deg = minus119876 119881 (3)
120549119866deg = minus 119899119890 119865 119864 (4)
24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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24
Onde
119876 = carga eleacutetrica transportada
119881 = diferenccedila de potencial
120549119866deg = a energia livre de Gibbs
119864deg = potencial padratildeo da ceacutelula eletroquiacutemica
Essa relaccedilatildeo obtida na equaccedilatildeo 4 nos daacute uma relaccedilatildeo direta entre a energia livre de
Gibbs e o potencial padratildeo da ceacutelula eletroliacutetica que retrata a espontaneidade de uma reaccedilatildeo
visto que quando o 120549119866deg ˂ 0 o processo eacute espontacircneo temos assim um potencial da ceacutelula
eletroquiacutemica positivo em outra situaccedilatildeo se tivermos um 120549119866deg gt 0 o potencial da ceacutelula eacute
negativo sendo uma reaccedilatildeo natildeo espontacircnea (GEMELLI 2001 p14)
2142 Equaccedilatildeo de Nernst
Como a ceacutelula galvacircnica (pilhas) eacute um dispositivo capaz de transformar uma reaccedilatildeo
quiacutemica em corrente eleacutetrica onde ocorrem reaccedilotildees de oxirreduccedilatildeo espontacircneas Na praacutetica
geralmente natildeo se calcula potenciais de eletrodos em suas condiccedilotildees padrotildees entatildeo para
determinaccedilatildeo desses novos potenciais emprega-se a equaccedilatildeo 5 desenvolvida por Nernst
(GENTIL 2011 p22)
119864 = 119864119900 +119877119879
119911119865 119897119899119876 (5)
Onde
E = Potencial do eletrodo em equiliacutebrio (V)
119864119900 = Potencial do eletrodo de equiliacutebrio padratildeo(V)
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
119876 = relaccedilatildeo entre as concentraccedilotildees dos produtos e reagentes
Z = Nuacutemero de eleacutetrons envolvidos no processo eletroquiacutemico
F = Constante de Faraday (C)
25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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25
2143 Pilha de corrosatildeo
Tendo-se dois metais em contato com um eletroacutelito cada um dos metais desenvolve o
seu proacuteprio potencial de acordo com suas reaccedilotildees reversiacuteveis e que natildeo eacute o potencial padratildeo
denominando-se potencial de corrosatildeo No entanto quando existe a comunicaccedilatildeo dos metais
por condutor metaacutelico rompem-se as condiccedilotildees de equiliacutebrio de ambos os metais (DUTRA
NUNES 2011 p14)
Figura 7 - Desenho esquemaacutetico de uma pilha de Daniel
Fonte (FELTRE 2004 P297)
Nesta pilha eletroliacutetica existem as reaccedilotildees dos eletrodos sendo eles a barra de cobre
(Cu) e a barra de zinco (Zn) Do lado direito tem-se um beacutequer com uma soluccedilatildeo de sulfato
de zinco (ZnSO4) em contato com uma barra de zinco e do lado esquerdo existe uma soluccedilatildeo
de sulfato de cobre (CuSO4) em contato com uma barra de cobre Os dois eletrodos
encontram-se ligados por um circuito eleacutetrico externo onde seraacute gerada a corrente eleacutetrica
No compartimento do zinco ocorreraacute uma reaccedilatildeo de oxidaccedilatildeo (anodo) em que o
zinco que esta na barra metaacutelica encaminha-se para soluccedilatildeo e libera os eleacutetrons para o circuito
eleacutetrico Consequentemente o compartimento do cobre recebe esses eleacutetrons que iratildeo atrair os
iacuteons cobre (Cu+2
) da soluccedilatildeo que se depositam na superfiacutecie da placa de cobre (catodo)
ocorrendo agrave reaccedilatildeo de reduccedilatildeo
26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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26
Esta ceacutelula eletroliacutetica natildeo funcionaria sem o dispositivo da ponte salina que tem
como objetivo manter a eletro neutralidade da pilha Na reaccedilatildeo do anodo onde ocorre a
oxidaccedilatildeo o eletroacutelito com o passar do tempo fica rico em iacuteons de zinco (Zn+2
)
Zn harr 2e + Zn+2
(oxidaccedilatildeo) (6)
Cu+2
+ 2e harr Cu (reduccedilatildeo) (7)
Poreacutem as soluccedilotildees devem ser neutras entatildeo quando o eletroacutelito estaacute com excesso de
caacutetions o anodo presente na ponte salina migraraacute para o compartimento a fim de neutralizar a
soluccedilatildeo No segundo compartimento conforme o cobre vai saindo da soluccedilatildeo e indo pra
barra a soluccedilatildeo vai ficando rica em acircnions entatildeo os iacuteons de soacutedio (Na+) migraratildeo da ponte
salina pra a soluccedilatildeo a fim de neutralizaacute-la
215 Diagrama de Pourbaix
De acordo com estudos feitos pelo cientista Marcel Pourbaix foi descoberto que
existia uma relaccedilatildeo entre o potencial do eletrodo e o pH das soluccedilotildees para um sistema em
equiliacutebrio Pourbaix desenvolveu um meacutetodo graacutefico que apresentava uma possibilidade de se
prever condiccedilotildees as quais se tornavam mais favoraacuteveis o aparecimento da corrosatildeo (DUTRA
NUNES 2011 p28)
Gentil define o meacutetodo dos diagramas como sendo
As representaccedilotildees graacuteficas das reaccedilotildees possiacuteveis a 25degC e sob pressatildeo 1 atm
entre os metais e a aacutegua para valores usuais de pH e diferentes valores do
potencial do eletrodo satildeo conhecidos como diagramas de Pourbaix nos
quais os paracircmetros do potencial de eletrodo em relaccedilatildeo ao potencial de
eletrodo padratildeo de hidrogecircnio (EH) e pH satildeo representado para vaacuterios
equiliacutebrios em coordenadas cartesianas tendo EH como ordenada e pH como
abcissas (GENTIL 2011 p23 grifo do autor)
Obtidos atraveacutes de reaccedilotildees termodinacircmicas e tendo como reativo a aacutegua pura os
diagramas natildeo se aplicam a ligas somente a metais Tem-se que a suscetibilidade de um
metal a corrosatildeo em relaccedilatildeo agrave capacidade que o metal apresenta em se dissolver na aacutegua eacute a
27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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27
uma concentraccedilatildeo igual ou superior a 006 mgl Eacute preciso utilizar com prudecircncia esses
diagramas pois apesar de eles natildeo fornecerem informaccedilotildees quanto a cinemaacutetica das reaccedilotildees
eles satildeo muito uacuteteis para a proteccedilatildeo eletroquiacutemica dos metais (GEMELLI 2001 p51)
O diagrama da Figura 8 representa o diagrama de equiliacutebrio eletroquiacutemico EH e pH
em relaccedilatildeo ao ferro na presenccedila de soluccedilotildees diluiacutedas
Figura 8 - Diagrama de Pourbaix para o ferro equiliacutebrio para o sistema Fe-H20 a 25degC
Fonte (GENTIL 2011 p24)
O diagrama de Pourbaix apresentado acima apresenta regiotildees de corrosatildeo imunidade
e passividade a que o metal puro estaacute sujeito quando imerso em aacutegua pura definindo regiotildees
onde o ferro estaacute dissolvido sob a forma estaacutevel de Fe+2
Fe+3
e HFeO2- e regiotildees onde o metal
se encontra estaacutevel em forma de metal soacutelido como metal puro (Fe) ou um de seus oacutexidos
(Fe2O3) (GENTIL 2011 p23)
O autor continua dizendo que se o metal tiver potencial e pH que corresponda a
regiatildeo de Fe+2
ou Fe+3
o metal se dissolveraacute ateacute que a soluccedilatildeo encontre uma condiccedilatildeo de
equiliacutebrio indicada no diagrama dando-se a essa dissoluccedilatildeo o nome de corrosatildeo Caso o
ponto corresponda a uma regiatildeo de imunidade (Fe) quer dizer que o metal natildeo se corroeraacute e
28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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28
seraacute imune aos ataques No entanto se o ponto corresponder ao campo em que se encontram
oacutexidos estabilizados (Fe2O3) se estes oacutexidos forem aderentes agrave superfiacutecie do metal formaraacute
na superfiacutecie uma barreira contra a accedilatildeo corrosiva da soluccedilatildeo denominada camada
passivadora poreacutem o metal natildeo estaraacute plenamente imune agrave corrosatildeo pois essa barreira pode
ser desfeita em algum momento
No diagrama encontram-se duas retas as retas ldquoardquo e ldquob que definem campos
importantes A regiatildeo compreendida entre essas duas linhas representa o domiacutenio de
estabilidade termodinacircmico da aacutegua nas condiccedilotildees padratildeo de 25degC e pressatildeo de 1 atm Estas
retas satildeo oriundas dos constituintes da aacutegua H+ e OH
- que podem ser reduzidos ou oxidados
(DUTRA NUNES 2011 p28)
Dutra e Nunes (2011 p28) explicam ainda a origem de cada uma das retas de
estabilidade da aacutegua em que a reta ldquoardquo vem da seguinte condiccedilatildeo de equiliacutebrio
H2 harr 2H+
+ 2e com potencial na equaccedilatildeo 18 de acordo com Nernst sendo
119864 = 119864119900 +119877119879
2119865 23 log
[119867+]sup2
119875119867₂ (8)
Onde
E = Potencial numa dada condiccedilatildeo (V)
119864119900 = Potencial-padratildeo do H2 que eacute zero por definiccedilatildeo (V)
R = Constante universal dos gases (JKmol)
T = Temperatura absoluta(K)
F = Constante de Faraday (C)
Assim para concentraccedilotildees diferentes e sabendo que log [119867+] = - pH encontramos
a equaccedilatildeo da reta ldquoardquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como mostrado abaixo na
Equaccedilatildeo 10
119864 = 0 + 00591 log [119867+] (9)
119864 = 0 minus 00591 119901119867 (10)
A reta ldquobrdquo que possui a mesma inclinaccedilatildeo da reta ldquoardquo vem da condiccedilatildeo de equiliacutebrio
da seguinte reaccedilatildeo
H2O + frac12 O2 + 2e harr 2 OH- com potencial de acordo com Nernst sendo
119864 = +0041 + 00591
2 log
(1198751199002)frac12
[119874119867minus]sup2 (11)
29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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29
Tendo a pressatildeo do oxigecircnio igual a 1 e sabendo que minus log [119867+] = 14 ndash pH
obteacutem-se assim a equaccedilatildeo da reta ldquobrdquo expressando o potencial em funccedilatildeo do pH como
mostrado abaixo na Equaccedilatildeo 13
119864 = +0041 minus 00591 log [119874119867minus] (12)
119864 = 1229 minus 00591 119901119867 (13)
Essas duas retas definem campos muito importantes no diagrama de Pourbaix para a
aacutegua conforme mostra a figura 9 abaixo
Figura 9 - Desenho esquemaacutetico do diagrama de Pourbaix para a aacutegua
Fonte (DUTRA NUNES 2011 p29)
A respeito do diagrama da Figura 9 Gentil (2011 p24) estabelece alguns aspectos
importantes como
Quando o pH eacute inferior a 80 e existe oxigecircnio dentro da soluccedilatildeo a elevaccedilatildeo do
potencial do ferro (Fe) gerada pela presenccedila do oxigecircnio seraacute insuficiente
para provocar a passivaccedilatildeo do ferro E se por outro caso o pH for superior a 80
ou proacuteximo o oxigecircnio provoca a passivaccedilatildeo do ferro com formaccedilatildeo de um
filme de oacutexido protetor passivando o ferro visto a isenccedilatildeo de Cl-
Soluccedilatildeo aquosa isenta de oxigecircnio ou de outros oxidantes e que conteacutem ferro
imerso possui um potencial de eletrodo que se encontra acima da reta ldquoardquo o
que traz como consequecircncia a possibilidade do hidrogecircnio se desprender Caso
30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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30
apresente pH aacutecido ou pH fortemente alcalino causa a corrosatildeo do ferro com a
reduccedilatildeo de 119867+
216 Polarizaccedilatildeo
Toda reaccedilatildeo eletroquiacutemica de corrosatildeo quando encontra o equiliacutebrio do sistema
corresponde um potencial de referecircncia atrelado Utilizando um eletrodo de referecircncia sabe-
se que se pode medir o potencial de cada metal nas condiccedilotildees de equiliacutebrio e tambeacutem durante
o processo de corrosatildeo em que se estabelece a pilha (DUTRA NUNES 2011 p35)
O autor continua dizendo que quando haacute a passagem de corrente eleacutetrica o potencial
de ambas as barras de metal que compotildee a pilha se modificam Essa mudanccedila se verifica
devido ao escoamento de eleacutetrons que inicialmente estavam em um eletrodo e passam para o
outro fazendo com que a defluecircncia de eleacutetrons tenda a diminuir de quantidade tornando o
potencial menos negativo ou seja variando no sentido positivo Analogamente essa
transferecircncia deixa o eletrodo receptor com uma maior quantidade de eleacutetrons tornando seu
potencial mais negativo ocorrendo assim a denominada polarizaccedilatildeo
Gentil descreve sobre a polarizaccedilatildeo que
Quando dois metais diferentes satildeo ligados e imersos em um eletroacutelito
estabelece-se uma diferenccedila de potencial que tende a diminuir com o tempo
O potencial do anodo se aproxima ao do catodo e o do catodo se aproxima
ao do anodo Tem-se o que se chama de polarizaccedilatildeo dos eletrodos ou seja
polarizaccedilatildeo anoacutedica no anodo e polarizaccedilatildeo catoacutedica no catodo (GENTIL
2011 p114)
Eacute comum no caso de corrosatildeo ocorrer um potencial que seja diferente do potencial do
equiliacutebrio termodinacircmico devido a outras reaccedilotildees no processo e se daacute a esse potencial o nome
de potencial de corrosatildeo ou potencial misto A diferenccedila de potenciais entre dois eletrodos
indica apenas que haveraacute polarizaccedilatildeo poreacutem natildeo nos daacute conclusatildeo nenhuma a respeito da
velocidade em que ocorre pois a velocidade das reaccedilotildees anoacutedica e catoacutedica dependeraacute das
propriedades de polarizaccedilatildeo de cada um dos metais Quando uma amostra metaacutelica apresenta
corrosatildeo eletroquiacutemica necessariamente a taxa de oxidaccedilatildeo no acircnodo eacute igual aacute taxa de
reduccedilatildeo no caacutetodo pois todos os eleacutetrons liberados nas reaccedilotildees anoacutedicas satildeo consumidos nas
reaccedilotildees catoacutedicas de reduccedilatildeo e este potencial encontra-se em equiliacutebrio dinacircmico (GENTIL
2011 p115)
31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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31
Para Cascudo (1964 p29) a medida da polarizaccedilatildeo eacute dada pela sobretensatildeo (ƞ) de
forma que se o potencial originado da polarizaccedilatildeo for ldquoErdquo e o potencial de equiliacutebrio for
ldquoEerdquo temos a relaccedilatildeo expressa na Equaccedilatildeo 14
120578 = 119864 minus 119864119890 (14)
De acordo com a Figura 10 que representa o diagrama de Evans temos a relaccedilatildeo que
ocorre entre a corrente eleacutetrica (em log i) e o potencial (E) A partir dos potenciais de
equiliacutebrio de cada eletrodo em que ocorreratildeo as reaccedilotildees de reduccedilatildeo e oxidaccedilatildeo passam por
potenciais e correntes evoluindo para um ponto de equiliacutebrio dinacircmico jaacute mencionado Onde
ocorrer a intercessatildeo das duas retas teremos o potencial e a corrente de corrosatildeo do sistema
todo (CASCUDO 1964 p30)
Figura 10 - Variaccedilatildeo do potencial em funccedilatildeo da corrente eleacutetrica circulante polarizaccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
2161 Polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578conc) estaacute relacionada com as concentraccedilotildees da espeacutecie
eletroquiacutemica ativa entre a aacuterea do eletroacutelito em contato com a superfiacutecie do metal e o
restante da soluccedilatildeo em virtude da passagem de corrente eleacutetrica fazendo com que haja uma
variaccedilatildeo no potencial (GENTIL 2011 p116)
Jaacute Dutra e Nunes afirmam que
Na polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo as reaccedilotildees do eletrodo satildeo retardadas por
razotildees ligadas a concentraccedilatildeo das espeacutecies reagentes Eacute o caso das espeacutecies a
serem reduzidas como os iacuteons de hidrogecircnio os quais satildeo reduzidos na
superfiacutecie catoacutedica em cuja vizinhanccedila tem sua concentraccedilatildeo diminuiacuteda Os
32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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32
iacuteons que se acham mais afastados dentro da soluccedilatildeo levam um certo tempo
para por difusatildeo no eletroacutelito alcanccedilarem a superfiacutecie do eletrodo
(DUTRA NUNES 2011 p37)
Considerando a pilha Zn Zn+2
|| Cu+2
Cu em processo irreversiacutevel e transmitindo
corrente eleacutetrica agrave medida que a corrente flui o caacutetion cuacuteprico (Cu+2
) eacute reduzido tornando-se
cobre metaacutelico que se deposita Maior seraacute a taxa de deposiccedilatildeo quanto maior for o valor da
corrente eleacutetrica que passa no sistema Toda essa deposiccedilatildeo acarreta em um decreacutescimo na
concentraccedilatildeo do eletroacutelito a natildeo ser que o nuacutemero de iacuteons esteja sendo reposto por migraccedilatildeo
difusatildeo ou convecccedilatildeo De modo anaacutelogo ocorre com o zinco (Zn) que se oxida em Zn+2
ou
seja quanto maior o valor da corrente eleacutetrica maior seraacute a taxa de dissoluccedilatildeo do zinco
tornando o eletroacutelito mais concentrado em iacuteons Zn+2
(GENTIL 2011 p116)
O autor completa dizendo que o afastamento do estado de repouso gera uma
corrente eleacutetrica exigindo maior transferecircncia de massa na interface metal-soluccedilatildeo Se esse
processo for limitado pode-se chegar a condiccedilatildeo de natildeo ser mais possiacutevel aumentar a chegada
ou saiacuteda de iacuteons na interface metal-soluccedilatildeo o que gera um aumento no potencial poreacutem natildeo
existiraacute acreacutescimo na corrente eleacutetrica A curva de polarizaccedilatildeo teraacute aspecto mostrado na
Figura 11
Figura 11 - Curva de polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p116)
Tem-se que para um dado valor de potencial de um metal a velocidade de propagaccedilatildeo
das reaccedilotildees eacute determinada pela velocidade com que os iacuteons e tambeacutem outras substacircncias
envolvidas na reaccedilatildeo se difundem migram ou satildeo transportadas visando homogeneizar a
33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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33
soluccedilatildeo A polarizaccedilatildeo por concentraccedilatildeo pode decrescer com a agitaccedilatildeo do eletroacutelito
(CASCUDO 1964 p32)
2162 Polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo
Esta polarizaccedilatildeo (120578ativ) ocorre devido a uma barreira energeacutetica na interface do
eletrodoeletroacutelito agrave transferecircncia eletrocircnica ou seja na energia necessaacuteria para que as
reaccedilotildees do eletrodo estejam a uma determinada velocidade e estaacute associada agrave etapa lenta de
transmissatildeo de carga eletroquiacutemica (CASCUDO 1964 p33)
Gentil (2011 p116) fala que nos casos em que tem corrosatildeo utiliza-se uma analogia a
relaccedilatildeo entre corrente e sobretensatildeo de ativaccedilatildeo deduzida por Butler-Volmer verificada
empiricamente por Tafel
120578 = 119886 + 119887 log 119894 (119897119890119894 119889119890 119879119886119891119890119897) (15)
Para polarizaccedilatildeo anoacutedica tem-se
120578ₐ = 119886ₐ + 119887ₐ log 119894ₐ (16)
Onde
119886ₐ = (-23 RTβnF)log icor
119887ₐ = 23 RTβnF
Para polarizaccedilatildeo catoacutedica tem-se
120578˛ = 119886˛ + 119887 log 119894˛ (17)
Onde
119886˛ = (-23 RT(1 ndash β)nF)log icor
119887˛ = 23 RT(1 ndash β)nF
Em que
119886 119890 119887 satildeo constantes de Tafel que reuacutenem
R = Constante universal dos gases (Jkmol)
T = Temperatura absoluta(K)
120573 = coeficiente de transferecircncia
n = Nuacutemero da espeacutecie eletroativa
34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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34
F = Constante de Faraday (C)
119894 = densidade da corrente medida
119894 cor = densidade de corrente de corrosatildeo
A Figura 12 representa o graacutefico da lei de Tafel mostrando que a partir do potencial
de corrosatildeo inicia-se a polarizaccedilatildeo catoacutedica ou anoacutedica tendo para cada sobrepotencial a
corrente correspondente
Figura 12 - Representaccedilatildeo graacutefica da lei de Tafel
Fonte (GENTIL 2011 p117)
A polarizaccedilatildeo por ativaccedilatildeo eacute causada pelo retardamento das reaccedilotildees ou de
fases das reaccedilotildees na superfiacutecie de um eletrodo como por exemplo o
retardamento na evoluccedilatildeo de hidrogecircnio sobre a superfiacutecie metaacutelica Entatildeo a
velocidade desta reaccedilatildeo eacute menor do que a velocidade com que os eleacutetrons
chegam agrave superfiacutecie havendo portanto um acuacutemulo de cargas negativas no
eletrodo se isto acarreta na mudanccedila do potencial (DUTRA NUNES 2011
p37)
Na praacutetica eacute raro um metal ou liga de importacircncia comercial exibir comportamento
descrito por Tafel assim eacute importante ressaltar que eacute necessaacuterio dispor de um meacutetodo graacutefico
preciso para garantir que o sistema natildeo esteja sofrendo efeito da polarizaccedilatildeo por
concentraccedilatildeo (GENTIL 2011 p117)
35
2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
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2163 Polarizaccedilatildeo ocirchmica
A polarizaccedilatildeo (120578Ώ) ocorre quando se tem uma resistecircncia eleacutetrica que pode ser
causada pela formaccedilatildeo de uma peliacutecula ou precipitados sobre a superfiacutecie do metal que se
oponha a passagem da corrente eleacutetrica Muitos eletrodos acabam sendo recobertos por uma
peliacutecula de oacutexido que eacute relativamente elevada Quando isso ocorre essa polarizaccedilatildeo pode
elevar a voltagem em vaacuterias centenas A polarizaccedilatildeo ocirchmica aumenta linearmente com a
densidade da corrente (CASCUDO 1964 p33)
Figura 13 - Ilustrando a polarizaccedilatildeo ocirchmica
Fonte (CASCUDO 1964 p34)
A polarizaccedilatildeo ocirchmica eacute consequecircncia da resistecircncia eleacutetrica oferecida pela
presenccedila de uma peliacutecula de produtos sobre a superfiacutecie do eletrodo a qual
diminui o fluxo de eleacutetrons para a interface onde se datildeo as reaccedilotildees com o
meio Este fenocircmeno tambeacutem eacute muito importante para proteccedilatildeo catoacutedica
(DUTRA NUNES 2011 p37)
A diminuiccedilatildeo do potencial que ocorre devido agrave resistecircncia do eletroacutelito pode ser
quantificada pela mediccedilatildeo da condutividade (k) da soluccedilatildeo tendo em consideraccedilatildeo a
geometria da ceacutelula eletroquiacutemica Esta queda pode ser causada pela formaccedilatildeo de produtos
36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
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uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
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A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
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Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
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Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
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De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
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Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
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5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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36
soacutelidos como por exemplo revestimento com tintas ou camadas de passivaccedilatildeo (GENTIL
2011 p117)
O autor mostra ainda como quantificar o valor da polarizaccedilatildeo ocirchmica atraveacutes das
Equaccedilotildees 18 e 19
120578Ώ = R i (18)
R = 1
119896 119862 (19)
Onde
R = resistecircncia do eletroacutelito
K = condutividade do eletroacutelito
C = constante da ceacutelula funccedilatildeo de sua geometria
Se houver em um metal polarizado a influecircncia dos trecircs tipos de polarizaccedilatildeo a
sobretensatildeo seraacute resultado da soma de todas como mostra a Equaccedilatildeo 20
120578total = 120578ativ + 120578conc + 120578Ώ (20)
217 Velocidade de corrosatildeo
A velocidade de corrosatildeo pode ser classificada em dois tipos de velocidade uma de
caraacuteter meacutedio e outra de caraacuteter instantacircneo A velocidade media eacute tida pela perda de massa
por unidade de aacuterea e por unidade de tempo (mgdmsup2dia) e eacute conhecida como ldquommdrdquo jaacute a
velocidade instantacircnea referente a penetraccedilatildeo por unidade de tempo estimada em mileacutesimos
de polegada por ano (mpy) ou em miliacutemetros por ano (mmpy) indicando a penetraccedilatildeo e
profundidade de ataque da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p34)
Gentil (2011 p112) mostra nos graacuteficos (Figura 14) algumas tendecircncias de curvas
referentes ao conjunto de medidas de perda de massa em relaccedilatildeo ao tempo
Curva A ndash ocorre quando a concentraccedilatildeo do agente corrosivo eacute constante a superfiacutecie
metaacutelica natildeo varia de aacuterea e quando o produto da corrosatildeo eacute inerte
Curva B ndash ocorre nas mesmas caracteriacutesticas da ldquocurva Ardquo porem existe um periacuteodo
de induccedilatildeo relacionado ao tempo do agente corrosivo distribuir peliacuteculas de proteccedilatildeo
anteriormente existentes
37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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37
Curva C ndash ocorre quando o resultado da corrosatildeo eacute insoluacutevel e adere a superfiacutecie
metaacutelica tem-se uma velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto formado
pela corrosatildeo
Curva D ndash ocorre quando a aacuterea anoacutedica do metal eacute incrementada em que a
velocidade cresce rapidamente
Figura 14 - Curvas representativas de velocidade de corrosatildeo
Fonte (GENTIL 2011 p112)
Aleacutem das formas baacutesicas de se estimar as velocidades das reaccedilotildees existe outra
maneira associada a corrente de corrosatildeo (119894 cor) conforme eacute mostrado na Equaccedilatildeo 21
119902
119865=
119898119886
119899frasl= 119899ordm 119889119890 119890119902119906119894119907119886119897119890119899119905119890119904 minus 119892119903119886119898119886119904 (21)
Onde
q = It = carga eleacutetrica(C) sendo I = intensidade de corrente(A) t = tempo(s)
F = constante de Faraday
m = massa do metal corroiacutedo (g)
a = massa atocircmica (g)
n = valecircncia de iacuteons do metal ( nordm de oxidaccedilatildeo do elemento)
A corrente de corrosatildeo que mede a velocidade de corrosatildeo soacute pode ser determinada
por meacutetodos indiretos (CASCUDO 1964 p36)
38
22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
39
222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
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22 CORROSAtildeO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO
Neste capiacutetulo seratildeo apresentadas caracteriacutesticas do concreto armado definiccedilotildees e
aspectos importantes para a compreensatildeo da corrosatildeo nessas estruturas e causa de
deterioraccedilatildeo das mesmas
221 Conceitos gerais
Eacute bastante comum para o engenheiro civil se deparar com problemas de corrosatildeo em
armaduras nas estruturas de concreto armado e como pode ser originado por vaacuterias fontes
natildeo eacute raacutepido e nem faacutecil justificar o porquecirc da estrutura estar corroiacuteda (HELENE 1986
p1)
Estruturas de concreto armado natildeo devem ser resistentes apenas a esforccedilos
mecacircnicos que lhes garanta suportar esforccedilos e momentos solicitantes A estrutura tambeacutem
deve se comportar bem mediante as solicitaccedilotildees externas de caraacuteter fiacutesico quiacutemico e
bioloacutegico As accedilotildees do tipo quiacutemico satildeo as que produzem maiores danos como por exemplo
gases contidos na atmosfera que na presenccedila de umidade transformam-se em aacutecidos
agressivos que geram corrosatildeo Outro agente que gera corrosatildeo satildeo as aacuteguas puras com
grande poder de dissoluccedilatildeo tambeacutem do tipo aacutecidas ou salinas que destroem por dissoluccedilatildeo
ou por transformaccedilatildeo dos componentes do cimento em sais soluacuteveis (CAacuteNOVAS 1988
p54)
O autor ainda cita que os componentes ricos em cal como o silicato tricaacutelcico (C3S)
que pouco resiste aos aacutecidos que atacam o hidroacutexido de caacutelcio liberado na hidrataccedilatildeo do
cimento que em presenccedila de soluccedilotildees salinas Quando o concreto se encontra em condiccedilotildees
de aacuteguas sulfatadas o aluminato tricaacutelcico eacute um dos componentes mais sensiacuteveis do cimento
pois ocorre a formaccedilatildeo de sulfoaluminato triacutecaacutelcico que eacute extremamente expansivo com o
aumento de volume de 25 vezes Por esses e outros motivos eacute de extrema importacircncia manter
as estruturas protegidas contra a accedilatildeo de aacuteguas e vaacuterios outros agentes nocivos ao concreto
armado
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222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
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Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
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A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
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anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
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Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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222 Desempenho
O concreto eacute instaacutevel ao longo do tempo visto que altera as suas propriedades fiacutesicas
e quiacutemicas em funccedilatildeo das caracteriacutesticas de cada um de seus componentes em conjunto com o
ambiente Os componentes reagem de forma particular aos agentes de deterioraccedilatildeo Assim
entende-se por desempenho o comportamento em serviccedilo de cada produto ao longo da sua
vida uacutetil sendo consequecircncia do resultado do desenvolvimento nas etapas de projeto
execuccedilatildeo e manutenccedilatildeo (SOUZA RIPPER 1998 p16)
Souza e Ripper descrevem na Figura 15 trecircs caracteriacutesticas de desempenho em funccedilatildeo
de ocorrecircncias de fenocircmenos patoloacutegicos variados
Caso 1 ndash ilustra o desgaste da estrutura representada pela linha traccedilo-duplo
ponto no qual a estrutura sofre uma intervenccedilatildeo teacutecnica e volta a seguir a
linha de desempenho acima do exigido
Caso 2 ndash ilustra um problema suacutebito como um acidente representada pela linha
cheia apoacutes a intervenccedilatildeo teacutecnica imediata volta a comportar-se acima do
desempenho satisfatoacuterio
Caso 3 ndash ilustra erros de projeto ou execuccedilatildeo representada pela linha traccedilo-
monoponto e mostra que depois da intervenccedilatildeo teacutecnica ela entra em
conformidade com as condiccedilotildees de desempenho ideal
Figura 15 - Diferentes desempenhos de estruturas em diferentes patologias
Fonte (SOUZA RIPPER 1998 p18)
40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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40
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5122) desempenho ldquoconsiste na capacidade
de a estrutura manter-se em condiccedilotildees plenas de utilizaccedilatildeo natildeo devendo apresentar danos que
comprometam em parte ou totalmente o uso para a qual foi projetadardquo
Mesmo quando existe um programa de manutenccedilatildeo bem estipulado para os materiais
eles sofrem processo de deterioraccedilatildeo e assim o material pode apresentar um bom
desempenho ou um desempenho insatisfatoacuterio mediante os diversos tipos de solicitaccedilotildees
Poreacutem mesmo esse desempenho sendo insatisfatoacuterio natildeo quer dizer que a estrutura entraraacute
em colapso O desafio da patologia eacute a avaliaccedilatildeo dessas estruturas que natildeo reagiram de forma
esperada agraves solicitaccedilotildees e prever intervenccedilatildeo teacutecnica de forma a reabilitar a estrutura
(SOUZA RIPPER 1998 p16)
223 Durabilidade e vida uacutetil do concreto armado
O concreto armado demonstra uma durabilidade adequada para a maioria de suas
formas de utilizaccedilatildeo resultado este consequente da oacutetima relaccedilatildeo que o concreto exerce sobre
o accedilo seja com o cobrimento agindo como uma barreira fiacutesica ou pela alcalinidade que
desenvolve uma camada passiva que manteacutem o accedilo inalterado (ANDRADE 1992 p19)
Para a ABNT NBR 61182014 no (item 5123) Durabilidade ldquoconsiste na
capacidade de a estrutura resistir agraves influecircncias ambientais previstas e definidas em conjunto
pelo autor do projeto e o contratante no iniacutecio dos trabalhos de elaboraccedilatildeo do projetordquo Jaacute no
(item 61) diz que ldquoas estruturas de concreto devem ser projetadas e construiacutedas de modo que
sob as condiccedilotildees ambientais previstas na eacutepoca do projeto e quando utilizadas conforme
preconizado em projeto conservem suas seguranccedila estabilidade e aptidatildeo em serviccedilo durante
o periacuteodo correspondente a sua vida uacutetilrdquo E complementa descrevendo no (item 621) que
ldquopor vida uacutetil de projeto entende-se o periacuteodo de tempo durante o qual se mantecircm as
caracteriacutesticas das estruturas de concreto desde que atendidos os requisitos de uso e
manutenccedilatildeo prescritos pelo projetista e pelo construtor bem como de execuccedilatildeo dos reparos
necessaacuterios decorrentes do todordquo
Segundo Souza e Ripper (1998 p19) satildeo inevitaacuteveis associaccedilotildees do conceito de
durabilidade desempenho e vida uacutetil da estrutura pois se deve entender que a construccedilatildeo
duraacutevel estaacute relacionada com um conjunto de decisotildees teacutecnicas e procedimentos aos quais os
materiais e a estrutura se comportem com um desempenho satisfatoacuterio durante toda vida uacutetil
da construccedilatildeo
41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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41
As exigecircncias com a duraccedilatildeo das estruturas de concreto armado estatildeo se tornando cada
vez mais riacutegidas tanto na fase de projeto quanto na execuccedilatildeo da estrutura Os mecanismos
mais importantes de deterioraccedilatildeo como por exemplo lixiviaccedilatildeo expansatildeo devido accedilatildeo de
aacuteguas e expansotildees decorrentes de reaccedilotildees entre aacutelcalis do cimento com agregados reativos
devem ser levados em consideraccedilatildeo (ARAUacuteJO 2010 p50)
Fusco entende que
De acordo com essa norma a avaliaccedilatildeo da agressividade do meio ambiente
sobre uma dada estrutura pode ser feita de modo simplificado em funccedilatildeo das
condiccedilotildees de exposiccedilatildeo de suas peccedilas estruturais Para essa finalidade a
agressividade ambiental pode ser classificada conforme as classes definidas
na tabela seguinte (FUSCO 2008 p45)
A durabilidade tambeacutem estaacute ligada diretamente com o ambiente o qual a estrutura estaacute
inserida De acordo com a ABNT NBR 61182014 (item 64) a agressividade do meio
ambiente estaacute relacionada agraves accedilotildees fiacutesicas e quiacutemicas que atuam sobre as estruturas de
concreto independentemente das accedilotildees mecacircnicas das variaccedilotildees volumeacutetricas de origem
teacutermica da retraccedilatildeo hidraacuteulica e outras previstas no dimensionamento das estruturas de
concreto E no (item 642) define que rdquonos projetos das estruturas correntes a agressividade
ambiental deve ser classificada de acordo com o apresentado na tabela 2 e pode ser avaliada
simplificadamente segundo as condiccedilotildees de exposiccedilatildeo da estrutura ou de suas partesrdquo
Tabela 2 - Classe de agressividade do ambiente (tabela 61 da NBR 61182014)
Fonte ABNT NBR 61182004 (item 64)
42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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42
A vida uacutetil eacute definida por Andrade (1992 p22) como sendo o periacuteodo ldquodurante o
qual a estrutura conserva todas as suas caracteriacutesticas miacutenimas de funcionalidade resistecircncia e
aspecto externos exigiacuteveisrdquo Tuutti propocircs um modelo simplificado que relaciona a vida uacutetil
com o possiacutevel ataque de corrosatildeo das armaccedilotildees que correlaciona o tempo com o grau de
deterioraccedilatildeo gerado como mostra a Figura 16 abaixo
Figura 16 - Modelo de vida uacutetil de Tuutti
Fonte (ANDRADE 1992 p23)
A autora explica que o periacuteodo de iniciaccedilatildeo eacute o tempo estimado em que os agentes
agressivos atravessam o cobrimento alcanccedilando a armadura e gerando a despassivaccedilatildeo da
mesma E o periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute a etapa em que acontece a deterioraccedilatildeo progressiva da
armaccedilatildeo ateacute alcanccedilar um niacutevel inaceitaacutevel A existecircncia de cloretos e a reduccedilatildeo na
alcalinidade satildeo dois fatores desencadeantes que atuam no periacuteodo de iniciaccedilatildeo Jaacute no
periacuteodo de propagaccedilatildeo eacute interferido por fatores aceleradores como a unidade e o oxigecircnio
224 Passivaccedilatildeo do concreto
Um metal eacute passivo quando ele tem em sua superfiacutecie uma fina camada protetora de
oacutexido (2 a 3nm) Essa peliacutecula impede o contato do metal e do eletroacutelito tornando a
dissoluccedilatildeo do metal lenta A formaccedilatildeo dessa camada porosa por precipitaccedilatildeo de hidroacutexidos
ou de sais do metal pode diminuir a velocidade das reaccedilotildees que ocorrem na superfiacutecie porem
natildeo protege totalmente o metal Em alguns meios corrosivos metais ativos satildeo capazes de se
apassivar estando a um determinado intervalo de potencial em que a densidade da corrente
43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
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43
anoacutedica diminui abruptamente e se manteacutem constante denominando-se assim o patamar de
passivaccedilatildeo (GEMELLI 2001 p41)
O autor continua dizendo que a existecircncia desse patamar de passivaccedilatildeo representa um
meacutetodo de proteccedilatildeo anoacutedica para o metal e que ele somente deixa de existir quando satildeo
impostos valores elevados de potencial denominado potencial de transpassivaccedilatildeo em que
pode ocorrer ou natildeo o aparecimento do filme superficial de oacutexido A Figura 17 mostra a
relaccedilatildeo da densidade de corrente com o potencial do metal passivaacutevel
Figura 17 - Variaccedilatildeo esquemaacutetica da densidade de corrente parcial anoacutedica em funccedilatildeo do potencial de
um metal passivaacutevel
Fonte (GEMELLI 2001 p42)
Trazendo esses conhecimentos para o concreto armado em que a corrosatildeo da
armadura eacute um processo especifico de corrosatildeo eletroliacutetica em meio aquoso no qual o
concreto eacute o eletroacutelito um meio altamente alcalino (pH em torno de 125) e que apresenta
altas caracteriacutesticas de resistividade eleacutetrica (FUSCO 2008 p48)
Esta alcalinidade proveacutem da fase liacutequida constituinte dos poros do concreto
a qual nas primeiras idades basicamente eacute uma soluccedilatildeo saturada de
hidroacutexido de caacutelcio ndash Ca(OH)2 (portlandita) sendo esta oriunda das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento Em idades avanccediladas o concreto continua via de
regra proporcionando um meio alcalino sendo que sua fase liacutequida neste
caso eacute uma soluccedilatildeo composta principalmente por hidroacutexido de soacutedio
(NaOH) e hidroacutexido de potaacutessio (KOH) originaacuterios dos aacutelcalis do cimento
(CASCUDO 1964 p39)
44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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44
Andrade (1992 p19) explica que o quando o cimento e a aacutegua satildeo misturados ocorre
a hidrataccedilatildeo dos componentes formando um aglomerado soacutelido composto de uma fase
aquosa resultante do excesso de aacutegua de amassamento da mistura e uma fase de cimento
hidratado O resultado eacute um concreto soacutelido e denso mas tambeacutem poroso repleto de canais
capilares que se comunicam entre si permitindo certa permeabilidade aos liacutequidos e gases
permitindo o acesso de elementos ateacute a armaccedilatildeo
A autora completa explicando que a alcalinidade do concreto em presenccedila de certa
quantidade de oxigecircnio torna as armaduras passivadas isto eacute com uma cobertura de oacutexidos
transparentes e contiacutenuos que as mantecircm protegidas por tempo indefinido mesmo na presenccedila
de umidades elevadas no concreto A Figura 18 retrata a armadura com a peliacutecula fina de
passivaccedilatildeo
Figura 18 - Situaccedilatildeo habitual de armaduras imersas no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p48)
Fusco (2008 p48) explica que existem algumas maneiras de causar a destruiccedilatildeo dessa
camada passivada levando a corrosatildeo das armaduras do concreto sendo elas
Carbonataccedilatildeo que ao adentrar a camada de cobrimento gera uma reduccedilatildeo no
pH no concreto tornando abaixo de 90
A presenccedila de certa quantidade de iacuteons cloro (Cl-) que satildeo provenientes do
processo de amassamento do concreto ou penetraccedilatildeo externa
Lixiviaccedilatildeo do concreto com aacuteguas percolando atraveacutes de sua massa
45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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45
A passivaccedilatildeo pode ser perfeita ou imperfeita dependendo do tipo de oacutexido que forma
a fina peliacutecula poder ou natildeo isolar totalmente a armadura Se a passivaccedilatildeo for imperfeita teraacute
pontos de fraqueza em que estaraacute propensa a ataques localizados ou seja pode ser
extremamente perigoso em localidades que tenham substacircncia nociva como por exemplo os
iacuteons de cloro (Cl-) (GENTIL 2011 p24)
225 Fatores intervenientes
Este item descreve algumas propriedades e caracteriacutesticas relacionadas agrave corrosatildeo no
concreto para melhor compreensatildeo do processo
2251 Oxigecircnio
Para que haja corrosatildeo (ferrugem) eacute preciso que exista oxigecircnio para completar as
reaccedilotildees e tambeacutem de um eletroacutelito papel desempenhado pela umidade e tambeacutem pelo
hidroacutexido de caacutelcio Poreacutem nem sempre o produto das reaccedilotildees eacute o Fe(OH)3 e sim uma vasta
variaccedilatildeo de oacutexidos ou hidroacutexidos de ferro (HELENE 1986 p3) A Equaccedilatildeo 22 representa
um dos produtos da corrosatildeo
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O rarr 4 Fe(OH)3 (ferrugem) (22)
Ocorre que a reduccedilatildeo do oxigecircnio nas reaccedilotildees catoacutedicas viabiliza o consumo de
eleacutetrons e possibilita a produccedilatildeo do radical OH- nas regiotildees anoacutedicas esses radicais reagem
com iacuteons de ferro para formaccedilatildeo dos produtos da corrosatildeo Eacute importante entender que para
que o oxigecircnio seja difundido depende da umidade enquanto que para ser consumido nas
regiotildees catoacutedicas ele deve estaacute dissolvido ou seja para que o oxigecircnio esteja disponiacutevel para
as reaccedilotildees catoacutedicas todos os fatores que afetam sua solubilidade consequentemente
interferem em sua disponibilidade (CASCUDO 1964 p55)
Helene (1986 p3) mostra de modo mais detalhado as reaccedilotildees complexas do processo
de corrosatildeo nas equaccedilotildees a seguir
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 Fe rarr 2 Fe++
+ 4e-
(oxidaccedilatildeo) (23)
46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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46
Nas regiotildees anoacutedicas dissoluccedilatildeo e perda de eleacutetrons do ferro
2 H2O + O2 + 4e- rarr 4OH
- (reduccedilatildeo) (24)
Resultando em algumas equaccedilotildees de ferrugem
Fe++
+ 4OH-
rarr 2Fe(OH)2 (hidroacutexido ferrosos fracamente soluacutevel) (25)
Fe++
+ 4OH-
rarr FeO O (oacutexido ferroso hidratado expansivo) (26)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr 2Fe(OH)3 (hidroacutexido feacuterrico expansivo) (27)
2Fe(OH)2 + H2O + frac12 O2 rarr Fe2O3 (oacutexido feacuterrico hidratado expansivo) (28)
2252 Cobrimento
Em qualquer estrutura eacute necessaacuterio especificar o cobrimento miacutenimo para as
armaduras que garanta a sua integridade A ABNT NBR 61182014 no (item 742) descreve
que ldquoatendida agraves demais condiccedilotildees estabelecidas na seccedilatildeo agrave durabilidade das armaduras eacute
altamente dependente das carateriacutesticas do concreto e da espessura e qualidade do concreto de
cobrimento da armadurardquo
Para que seja garantido o cobrimento miacutenimo (cmin) deve-se ser um cobrimento
miacutenimo acrescido de uma toleracircncia (Δc) que pode variar de 05 a 10 cm dependendo do
controle de qualidade tendo como resultado da junccedilatildeo o comprimento nominal (cnom) A
NBR 61182014 no (item 7477) disponibiliza a Tabela 3 referente aos comprimentos
nominais miacutenimos (ARAUacuteJO 2010 p52)
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
47
Tabela 3 - Correspondecircncia ente a classe de agressividade ambiental com o cobrimento nominal
Fonte ABNT NBR 61182014 (tabela 72) do item 64
O cobrimento desempenha a proteccedilatildeo da armadura da corrosatildeo de modo que impede a
formaccedilatildeo de ceacutelulas eletroliacuteticas sendo assim proteccedilatildeo fiacutesica e quiacutemica A proteccedilatildeo fiacutesica eacute
feita pela impermeabilidade ou seja concretos com teor de argamassa adequado e
homogecircneo dificultando que agentes patoacutegenos externos contidos na atmosfera aacuteguas ou
dejetos orgacircnicos penetrem-no chegando ateacute a armaccedilatildeo (HELENE 1986 p4)
Cascudo (1986 p69) reafirma Helene em relaccedilatildeo ao cobrimento dizendo que ldquoele
aleacutem de agir como uma barreira fiacutesica contra agentes agressivos oxigecircnio e umidade
garantem o meio alcalino para que a armadura tenha proteccedilatildeo quiacutemicardquo
A proteccedilatildeo quiacutemica ocorre quando o cobrimento salvaguarda a peliacutecula passivante de
ferrato de caacutelcio resultante das reaccedilotildees dos componentes de ferrugem superficial (Fe(OH)3 )
com hidroacutexido de caacutelcio (Ca(OH)2 ) pela equaccedilatildeo 29
2 Fe(OH)3 + Ca(OH)2 rarr CaO Fe2O3 + 4 H2O (29)
Essa proteccedilatildeo pode ser assegurada mediante as condiccedilotildees especiacuteficas como elevar o
potencial de corrosatildeo tendo ele na regiatildeo de passivaccedilatildeo com o pH gt 2 preservar o pH
normal do concreto que esta entre 105 e 13 sendo ele homogecircneo e compacto ou fazer uma
proteccedilatildeo catoacutedica de modo que seu potencial fique baixo e entre no domiacutenio de imunidade
determinado pelo diagrama de Pourbaix (jaacute mostrado na Figura 8) (HELENE 1986 p4)
48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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48
2253 Relaccedilatildeo aacuteguacimento
A relaccedilatildeo aacuteguacimento eacute um dos fatores principais para os paracircmetros do concreto
determinando a qualidade deste e essencial para boa resistecircncia a corrosatildeo pois estabelece
caracteriacutesticas como compacidade porosidade e permeabilidade da pasta de cimento
endurecida Quando se tem uma baixa relaccedilatildeo aacuteguacimento ocorre no concreto um
retardamento na difusatildeo de cloretos dioacutexido de carbono e oxigecircnio dificultando tambeacutem a
penetraccedilatildeo de umidade tudo devido agrave reduccedilatildeo do numero de poros e da permeabilidade da
peccedila Tambeacutem eacute notoacuterio um aumento na resistecircncia do concreto atrasando o aparecimento de
fissuras devido a tensotildees provindas da corrosatildeo (CASCUDO 1964 p74)
Caacutenovas (1988 p53) explica que a aacutegua que natildeo se liga com o cimento no processo
de hidrataccedilatildeo tem que sair da massa no processo de pega do cimento e quando isso ocorre
deixa poros e capilaridades que tornam o concreto permeaacutevel ou seja quanto maior
quantidade de aacutegua tiver que ser eliminada maior seraacute a permeabilidade da estrutura
Souza e Ripper concordam com Cascudo quanto agrave importacircncia da relaccedilatildeo
aacuteguacimento e sua influencia nas propriedades do concreto
Assim seratildeo a quantidade de aacutegua no concreto e a sua relaccedilatildeo com a
quantidade de ligante o elemento baacutesico que iraacute reger caracteriacutesticas como
densidade compacidade porosidade permeabilidade capilaridade e
fissuraccedilatildeo aleacutem de sua resistecircncia mecacircnica que em resumo satildeo
indicadores de qualidade do material passo primeiro para a classificaccedilatildeo de
uma estrutura como duraacutevel ou natildeo (SOUZA RIPPER 1998 p19)
Helene (1986 p9) faz a ligaccedilatildeo direta do fator aguacimento com o processo de
carbonataccedilatildeo visto que essa relaccedilatildeo interfere diretamente na entrada de gases no cobrimento
do concreto tendo assim grande influecircncia na velocidade de carbonataccedilatildeo Completa ainda
afirmando que a profundidade de carbonataccedilatildeo para os valores da relaccedilatildeo aacuteguacimento
como 080 060 e 045 natildeo dependem do ambiente prejudicial a que estatildeo expostos e sim
da relaccedilatildeo de 421 respectivamente
O autor ainda ressalta que a carbonataccedilatildeo pode ser mais intensa e perigosa em
situaccedilotildees com umidade relativa lt 66degC e temperatura ambiente de 23degC do que em
ambientes uacutemidos
49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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76
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49
Figura 19 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na profundidade de carbonataccedilatildeo
Fonte (HELENE 1986 p10)
2254 Permeabilidade porosidade e absorccedilatildeo
Estas propriedades estatildeo plenamente interligadas e refletem na caracteriacutestica da
qualidade do concreto quanto menores os valores desses iacutendices melhor seraacute para a estrutura
embora haja um aumento da absorccedilatildeo capilar devido agrave reduccedilatildeo expressiva do teor de
aacuteguacimento que gera reduccedilatildeo dos diacircmetros capilares (CASCUDO 1964 p74)
A permeabilidade aos gases diminui em concretos e ambientes uacutemidos pois
aleacutem da eventual formaccedilatildeo de microfissuras de retraccedilatildeo a umidade e a aacutegua
presentes nos poros dificultam os movimentos dos gases Daiacute o fato
consagrado de observarem-se maior profundidade de carbonataccedilatildeo em
ambientes secos (URle 80) ou submetidos a ciclos de secagem e
umedecimento (HELENE 1986 p12)
A absorccedilatildeo de aacutegua natildeo eacute faacutecil de ser controlada Como visto quanto menor os
diacircmetros maiores satildeo as pressotildees capilares o que culmina em uma absorccedilatildeo raacutepida Isso
ocorre para um concreto denso e com um baixo teor de aacuteguacimento Se analisarmos por
outro extremo temos que um concreto poroso proveniente de uma alta relaccedilatildeo de
aacuteguacimento teraacute baixos iacutendices de absorccedilatildeo de aacutegua poreacutem trazendo consigo problemas de
50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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50
permeabilidade acentuada (Figura 20) No entanto se tivermos em algum caso raro a
saturaccedilatildeo do concreto natildeo haveraacute absorccedilatildeo de aacutegua nem penetraccedilatildeo de agentes agressivos
(HELENE 1986 p13)
Figura 20 - Influecircncia da relaccedilatildeo aacuteguacimento na permeabilidade de pasta de cimento
Fonte (HELENE 1986 p11)
As aacutereas permeaacuteveis e porosas em grande quantidade na maioria dos casos iratildeo
permitir a entrada de soluccedilotildees de eletroacutelitos e gases como o oxigecircnio com mais facilidade
sendo que quanto maior forem os iacutendices dessas duas caracteriacutesticas do concreto menor seraacute
a resistividade do mesmo o que acelera o processo de corrosatildeo A alta resistividade do
concreto seco que o torna mais protetor pode atingir cerca de 1000000 ohmcm (GENTIL
2011 p218)
Helene (1986 p12) diz que o oxigecircnio tem maior facilidade de penetrar o concreto
que o dioacutexido de carbocircnico (CO2) e de que a aacutegua (H2O) em estado liacutequido ou vapor devido a
seus gradientes de pressatildeo e caracteriacutesticas moleculares O gaacutes carbocircnico natildeo penetra no
concreto aleacutem da regiatildeo de carbonataccedilatildeo pois a substancia tende a preencher os poros
capilares
Ainda de acordo com o autor diante de tanta complexidade em se encontrar um
equiliacutebrio dessas propriedades com o fator aacutegua cimento parece que a soluccedilatildeo mais viaacutevel eacute
adicionar aditivos diversos ao concreto Aditivos incorporadores de ar com a finalidade de
cortar a comunicaccedilatildeo das redes capilares e diminuir a absorccedilatildeo de aacutegua ou aditivos
impermeabilizantes que quando misturados agrave massa de concreto podem reduzir drasticamente
a absorccedilatildeo que prejudica a armaccedilatildeo por exemplo
51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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51
Fusco (2008 p36) escreve bastante sobre a porosidade Analisa que existem pelo
menos quatro maneiras de provocar porosidades no concreto e cada tipo acarreta em
dimensotildees diferentes de poros (Tabela 4) Os poros devido agrave compactaccedilatildeo satildeo originaacuterios do
atrito entre a forma de concretagem e o agregado Os poros devidos agrave incorporaccedilatildeo de ar
surgiratildeo na proacutepria betoneira durante a fase de mistura esse ar entra no processo por meio
natural ou de aditivos adicionados ao concreto diferentemente dos poros capilares que satildeo
eventualmente provenientes da evaporaccedilatildeo do excesso de aacutegua de amassamento e satildeo
responsaacuteveis por redes de comunicaccedilatildeo capilar dentro do concreto Poros de gel de cimento
que satildeo resultados da retraccedilatildeo quiacutemica de hidrataccedilatildeo do cimento poreacutem natildeo participam do
mecanismo de corrosatildeo do concreto pois suas minuacutesculas dimensotildees natildeo permitem a
percolaccedilatildeo de aacutegua ou gases
Tabela 4 - Tipos de causas do aparecimento de poros no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p36)
2255 Resistividade eleacutetrica do concreto
Eacute um paracircmetro que interfere nas velocidades das reaccedilotildees de corrosatildeo pois atua como
um dos fatores controladores da funccedilatildeo eletroquiacutemica A resistividade eleacutetrica tambeacutem estaacute
bastante ligada ao teor de umidade da permeabilidade e do grau de ionizaccedilatildeo do eletroacutelito de
modo que a proporcionalidade entre a taxa de corrosatildeo e a condutividade eleacutetrica do concreto
atua inversamente a resistividade (CASCUDO 1964 p75)
Paulo Helene concorda com Cascudo quando diz que
Pode-se concluir que a corrente eleacutetrica no concreto movimenta-se atraveacutes
de um processo eletroliacutetico ou seja quanto maior a atividade iocircnica do
eletroacutelito menor a resistividade do concreto Portanto a um aumento em
relaccedilatildeo agrave aacuteguacimento a um aumento da umidade relativa do ambiente e da
52
eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
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ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
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eventual presenccedila de iacuteons tais como Cl- SO4-- H
+ etc Deveraacute corresponder
a uma diminuiccedilatildeo da resistividade do concreto (HELENE 1986 p15)
Gentil (2011 p218) descreve que os cloretos sulfetos e nitratos satildeo eletroacutelitos fortes
por isso tornam o meio com resistividade eleacutetrica baixa ocasionando uma alta condutividade
que possibilita o fluxo de eleacutetrons e a consequente corrosatildeo das armaduras Eacute importante que
se controle a quantidade de cloreto de caacutelcio no concreto e que se evite o acreacutescimo de
aditivos com essa substacircncia Para concretos protendidos em que as cordoalhas de accedilo-
carbono satildeo de alta resistecircncia e estatildeo submetidas a elevadas tensotildees eacute necessaacuterio verificar a
possibilidade de corrosatildeo sobtensatildeo fraturante desencadeada pela presenccedila de cloretos
Helene (1986 p15) aprofundando mais no tema relata que a resistividade do concreto
varia conforme a natureza da corrente eleacutetrica que o atravessa tem-se que correntes contiacutenuas
fornecem resultados de resistividades um pouco maiores que correntes alternadas Esclarece
ainda valores de resistividade eleacutetrica para o ferro e para os concretos em boa qualidade em
ambientes secos que satildeo respectivamente de 1210-7
ohmm e 1010
5 ohm
m
O autor descreve que teores de cloretos de apenas 06 podem reduzir a resistividade
da argamassa em 15 vezes e que tambeacutem diferentes concentraccedilotildees de cloretos na argamassa
podem desencadear o processo de corrosatildeo devido a significativas diferenccedilas de potenciais
226 Fatores aceleradores da corrosatildeo
A conjectura completa de uma peccedila de concreto deve considerar aspectos importantes
de durabilidade que envolvem uma investigaccedilatildeo sobre as condiccedilotildees que a estrutura esta
inserida como a possibilidade de existecircncia de agentes agressivos e aceleradores do processo
de corrosatildeo As condiccedilotildees que geram carbonataccedilatildeo e um aumento na proporccedilatildeo de iacuteons cloro
no concreto atuando em uma estrutura plena ou com fissuraccedilatildeo satildeo alguns desses fatores que
aceleram e prejudicam a integridade da armaccedilatildeo na estrutura
2261 Corrosatildeo por iacuteons cloreto
Os iacuteons cloretos interagem tanto com o concreto quanto com as armaduras de accedilo
regendo um conjunto de reaccedilotildees anoacutedicas e catoacutedicas que ocorrem em meio alcalino na
presenccedila de aacutegua e oxigecircnio No concreto o efeito desses iacuteons agressivos deve-se a presenccedila
53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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53
de iacuteons cloro (Cl-) reagindo com a aacutegua (H2O) e formando acido cloriacutedrico (HCl) o que causa
a diminuiccedilatildeo no pH do concreto em pontos discretos resultando na quebra da peliacutecula
passivadora de oacutexido de ferro que reveste as armaduras de accedilo No accedilo os iacuteons cloreto atuam
nos pontos de degradaccedilatildeo da camada protetora formando zonas anoacutedicas de dimensotildees
pequenas e o restante da armadura constitui uma enorme zona catoacutedica (FUSCO 2008 p53)
Figura 21 - Efeito da presenccedila de iacuteons cloro reduzindo o pH do concreto e destruindo a peliacutecula
Fonte (FUSCO 2008 p55)
O autor ainda continua dizendo que os iacuteons cloreto solubilizam iacuteons de ferro (Fe++
)
poreacutem natildeo satildeo consumidos no processo funcionando assim como catalizadores da reaccedilatildeo e
agravando cada vez mais a intensidade da corrosatildeo Os iacuteons cloreto reagem com os iacuteons ferro
formando o cloreto feacuterrico que eacute instaacutevel e reagem com a hidroxila formando novos
compostos denominados de hidroacutexido feacuterrico e iacuteons cloreto Estes cloretos formados iram
novamente se combinar com os iacuteons feacuterricos tornando-se um processo que ocorreraacute
continuamente em pontos localizados
Cascudo (1964 p43) explica que os mecanismos de transporte e penetraccedilatildeo desses
iacuteons cloretos do meio externo para o interior do concreto pode ser feito por meio de
Absorccedilatildeo capilar o concreto absorve soluccedilotildees liacutequidas por meio de tensotildees
capilares provenientes de poros capilares na superfiacutecie do concreto que se
interconectam com o interior da estrutura permitindo o transporte dessas
substacircncias ricas em iacuteons cloro originaacuterios de sais dissolvidos Ocorre
54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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54
imediatamente apoacutes o contato da superfiacutecie com substrato em que a forccedila da
tensatildeo depende inversamente dos diacircmetros dos poros tendo assim as maiores
intensidades de tensotildees quanto menores foram os diacircmetros dos poros
capilares
Difusatildeo iocircnica no interior do concreto os movimentos dos cloretos datildeo-se
principalmente por difusatildeo em meio aquoso devido ao elevado teor de
umidade presente e diferentes gradientes de concentraccedilotildees A pasta de cimento
plenamente saturada possui valor para difusatildeo iocircnica em torno de 10-12
m2s
sendo assim um processo lento de penetraccedilatildeo
Permeabilidade sendo umas das principais caracteriacutesticas do concreto que
estaacute ligado agraves interconexotildees de poros capilares representando assim a
facilidade (dificuldade) de substacircncias serem transportadas por determinado
volume de concreto A permeabilidade por pressotildees hidraacuteulicas ocorre via
penetraccedilatildeo de substacircncias e age proporcionalmente aos diacircmetros dos poros
capilares ou seja quanto maiores os diacircmetros mais elevada seraacute a
permeabilidade Percebe-se que a permeabilidade acontece de maneira
antagocircnica agrave difusatildeo iocircnica em relaccedilatildeo agrave variaccedilatildeo do diacircmetro porem eacute mais
interessante que se reduza a relaccedilatildeo aacuteguacimento que diminuiraacute os diacircmetros
de poros e consequentemente facilitando uma maior penetraccedilatildeo dos iacuteons por
difusatildeo porque a absorccedilatildeo final levando em consideraccedilatildeo os dois meacutetodos
relatados a cima seraacute menor e mais desejaacutevel
Migraccedilatildeo iocircnica no concreto existe um campo eleacutetrico gerado pelas correntes
eleacutetricas oriundas do processo eletroquiacutemico Sendo os iacuteons cloretos
possuidores de cargas eleacutetricas negativas tem-se que a accedilatildeo do campo eleacutetrico
provoca a migraccedilatildeo iocircnica dos mesmos Dentre todos os mecanismos de
transporte dos cloretos mencionados acima os que ocorrem com mais
frequecircncia satildeo absorccedilatildeo capilar e difusatildeo iocircnica
Sejam oriundos da proacutepria estrutura de concreto adicionados por meio de seus
componentes ou por aditivos pela aacutegua do mar ou ateacute mesmo por poluentes nos ambientes os
cloretos se apresentam de trecircs formas no concreto A primeira estaacute quimicamente ligada ao
aluminato tricaacutelcico (C3A) formando principalmente os cloroaluminatos (C3ACaCl210H2O)
que incorporam na parte soacutelida do cimento hidratado podendo tambeacutem ser absorvido na
superfiacutecie dos poros ou finalmente sob a forma de iacuteons livres (ANDRADE 1992 p26)
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
55
A autora continua descrevendo que natildeo existe uniformidade teacutecnica sobre a
quantidade de teor de cloretos que se evidencia prejudicial ao concreto armado pois a
corrosatildeo eacute um processo de extrema complexidade e dependente de muitas variaacuteveis o que
faz com que para o mesmo teor de cloretos em alguns casos ocorra corrosatildeo e para outros natildeo
ocorra A ABNT NBR -6118 limita a um teor de cloretos maacuteximo de 500 mgl em relaccedilatildeo a
agua de amassamento ou entatildeo 002 em relaccedilatildeo a massa de cimento sendo mais exigente
que normas estrangeiras
Figura 22 - Teor de cloretos propostos por diversas normas
Fonte (ANDRADE 1992 p26)
2262 Carbonataccedilatildeo
A carbonataccedilatildeo do concreto eacute um dos processos essenciais para que se inicie uma
corrosatildeo generalizada das armaduras Compostos constituintes do cimento como os silicatos
anidros possuem quantidades de caacutelcio maior de que a quantidade que se pode ser mantida
como silicatos de caacutelcio hidratada liberando assim esse excesso como o hidroacutexido de caacutelcio
(Ca(OH)2) que apoacutes o endurecimento ficam sob a forma de cristais ou dissolvidos na aacutegua
dos poros capilares garantindo a alcalinidade no interior do concreto com um pH
aproximadamente de 125 (FUSCO 2008 p52)
O autor continua dizendo que se o concreto natildeo estiver totalmente mergulhado em
aacutegua penetraraacute em suas superfiacutecies o gaacutes carbocircnico (CO2) da atmosfera que por difusatildeo
atraveacutes do ar chegaraacute ateacute os hidroacutexidos dissolvidos iniciando a carbonatacatildeo do hidroacutexido
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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76
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
56
tendo como consequecircncia a diminuiccedilatildeo do pH do meio uacutemido interior A peliacutecula de oacutexido de
ferro protetora da armadura de accedilo comeccedilaraacute a se dissolver quando o pH do concreto atingir
valores inferiores a 90 causando a solubilizaccedilatildeo do ferro
Figura 23 - Penetraccedilatildeo do CO2 no concreto
Fonte (FUSCO 2008 p53)
A carbonataccedilatildeo estaacute diretamente ligada agrave permeabilidade do concreto aos gases O gaacutes
carbocircnico penetra rapidamente no iniacutecio do processo e continua posteriormente diminuindo a
velocidade ateacute atingir sua maacutexima profundidade O motivo dessa diminuiccedilatildeo e consequente
estagnaccedilatildeo na penetraccedilatildeo eacute devido agrave hidrataccedilatildeo crescente do cimento compacidade do
concreto e tambeacutem consequecircncia da colmataccedilatildeo dos poros superficiais que impedem o acesso
do CO2 no concreto (HELENE 1986 p9)
Fatores adversos como a umidade relativa do ar maior que 64degC e temperaturas de
23degC podem maximizar a intensidade da carbonataccedilatildeo em ateacute 10 vezes do que em ambientes
uacutemidos
Cascudo (1964 p50) concorda com Fusco e Helene com relaccedilatildeo ao efeito do CO2 no
concreto explicando que
Nas superfiacutecies expostas das estruturas de concreto a alta alcalinidade
obtida principalmente agraves custas da presenccedila de Ca(OH) 2 liberado das reaccedilotildees
de hidrataccedilatildeo do cimento pode ser reduzida com o tempo Esta reduccedilatildeo
ocorre essencialmente pela accedilatildeo de CO2 no ar aleacutem de outros gases aacutecidos
como SO2 e H2 S Esse processo eacute chamado de carbonataccedilatildeo e felizmente
daacute-se a uma velocidade lenta atenuando-se com o tempo (CASCUDO
1964 p50)
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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75
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76
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
57
As reaccedilotildees simplificadas como mostradas nas Equaccedilotildees 30 e 31 que ocorrem no
processo de carbonataccedilatildeo geram sempre o produto final sendo o carbonato de caacutelcio (CaCO3)
que possui um pH na ordem de 94 para poder precipitar causando assim uma alteraccedilatildeo
substancial nas condiccedilotildees de estabilidade quiacutemica da camada passivadora do accedilo (CASCUDO
1964 p51)
Ca(OH)2 + CO2 rarr CaCO3 + H2O (30)
NaKOH + CO2 rarr Na2K2CO3 + H2O (31)
O autor ainda relata que no processo existe uma ldquofrente de carbonataccedilatildeordquo que separa
duas zonas com pHs bem diferentes que sempre deve ser medida em relaccedilatildeo a espessura do
cobrimento da armadura Essa divisatildeo em zonas nos fornece uma regiatildeo com pH maior que
12 e outra com pH menor que 90 Se essa frente atingir a armadura traraacute como consequecircncia
a carbonataccedilatildeo Ocorrida a carbonataccedilatildeo a peccedila de accedilo se corroacutei de forma generalizada de
modo pior de que se estivesse exposto agrave atmosfera desprovido de proteccedilatildeo visto que a
umidade que eacute rapidamente absorvida pelo concreto fica em contato muito mais tempo com a
armadura do que se ela estivesse desprotegida ao ar Devido a concreto ser um material
microscoacutepico a difusatildeo do CO2 seraacute determinada pela forma dos poros e tambeacutem se esses
poros estatildeo secos ou preenchidos com aacutegua Se os poros estiverem secos o gaacutes carbocircnico
penetra mas natildeo gera carbonataccedilatildeo pela falta de aacutegua se os poros estiverem preenchidos com
aacutegua natildeo haveraacute muita carbonataccedilatildeo visto que teraacute baixa concentraccedilatildeo de CO2 Conclui-se
entatildeo que a situaccedilatildeo mais favoraacutevel para a frente de carbonataccedilatildeo eacute quando os poros estatildeo
parcialmente preenchidos com aacutegua o que normalmente ocorre com as estruturas de concreto
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
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Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
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2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
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Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
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Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
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eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
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75
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soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
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FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
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2013
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do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
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76
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ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
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2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
58
Figura 24 ndash Frente de carbonataccedilatildeo
Fonte (MOCcedilAMBIQUE 2013 p34)
Uma vez rompida agrave camada de passivaccedilatildeo do accedilo seja pela frente de carbonataccedilatildeo ou
pela accedilatildeo de iacuteons cloretos ou ateacute mesmo pela simultaneidade dos agentes acima fica
evidenciada a vulnerabilidade da armaccedilatildeo a corrosatildeo
3 METODOLOGIA
O meacutetodo colorimeacutetrico seraacute utilizado nessa pesquisa de campo Ele possui caraacuteter
qualitativo e indicativo para a determinaccedilatildeo da profundidade da frente de penetraccedilatildeo de iacuteons
cloretos no concreto
Este trabalho consiste nas seguintes etapas
A primeira etapa compreende um embasamento teoacuterico sobre o meacutetodo
colorimeacutetrico e o composto empregado para realizaccedilatildeo do procedimento que
seraacute o nitrato de prata dando ao leitor capacidade de vislumbrar com maior
clareza como eacute o ensaio tendo assim maior compreensatildeo do meacutetodo que seraacute
realizado
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
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(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
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76
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
59
Na segunda etapa eacute realizado um ensaio teste com a finalidade de averiguar se
a composiccedilatildeo do nitrato de prata a ser utilizada de fato reagiraacute com os cloros
livres formando o precipitado como eacute esperado
Na terceira etapa eacute feita a coleta de material em campo utilizando materiais
que perfurem a estrutura de concreto para a retirada do poacute que seraacute avaliado
Satildeo feitas perfuraccedilotildees em diferentes pontos e tambeacutem a diferentes
profundidades
Na quarta etapa eacute realizado o ensaio e anaacutelise dos resultados obtidos utilizando
softwares como EXCEL para confecccedilatildeo de tabelas e o AUTOCAD para
representaccedilatildeo dos pontos de perfuraccedilatildeo e determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos
Na quinta etapa temos a conclusatildeo do trabalho com o resultado do meacutetodo
utilizado e apontamentos para futuros estudos que garantam maior precisatildeo e
entendimento dos resultados
31 MEacuteTODO COLORIMEacuteTRICO
Este meacutetodo surgiu na Itaacutelia em meados de 1970 pelo Dr Mario Collepardi Consiste
na aspersatildeo de nitrato de prata seja em placas de concreto retiradas da estrutura ou ateacute mesmo
aspergidos no poacute do concreto em que ocorreratildeo reaccedilotildees fotoquiacutemicas entre o nitrato de prata
e os iacuteons livres de cloretos que ficam frequentemente nas regiotildees mais superficiais nas
estruturas A principal aplicaccedilatildeo do meacutetodo eacute a determinaccedilatildeo da frente de penetraccedilatildeo de
cloretos que incorporam o concreto por difusatildeo A aspersatildeo de nitrato de prata (AgNO3) eacute
feita em soluccedilatildeo aquosa na concentraccedilatildeo de 01 M e quando ocorrer o contato do nitrato de
prata com a superfiacutecie do material cimentante onde houver a presenccedila de cloretos livres
ocorreraacute agrave formaccedilatildeo de um precipitado branco referente a formaccedilatildeo do cloreto de prata que eacute
insoluacutevel em agua e na regiatildeo que houver cloretos combinados seraacute produzido oxido de prata
que possui coloraccedilatildeo marrom (FRANCcedilA 2011)
60
Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
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HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
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soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
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Janeiro LTC 2001 200 p
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HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
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JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
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2013
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(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
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Figura 25 - Possiacutevel precipitaccedilatildeo de cloretos livres (branco) e cloretos combinados (marrom)
Fonte (Medeiros et al 2009)
A norma UNIndash7928 que regulamentava as diretrizes do meacutetodo colorimeacutetrico foi
retirada de circulaccedilatildeo devido aos seus resultados natildeo serem seguros Esta incerteza eacute
explicada por Juca (2002) que descreve que o motivo da imprecisatildeo eacute devido agrave presenccedila de
carbono que tambeacutem gera precipitado branco O autor aconselha que o material que passaraacute
pelo processo experimental seja realcalinizado antes da aplicaccedilatildeo do meacutetodo colorimeacutetrico
O meacutetodo colorimeacutetrico em alguns casos por ser de baixo custo e de anaacutelise imediata
eacute utilizado como estudo preliminar ao procedimento de envio de amostras para ensaios
laboratoriais visto que ensaios mais elaborados satildeo dispendiosos e necessitam de um tempo
maior para a obtenccedilatildeo do resultado O meacutetodo colorimeacutetrico eacute utilizado tambeacutem como estudo
complementar para o ensaio de acelerado de migraccedilatildeo de cloretos prescrito pela ASTM C
120205 (MOTA 2011)
A NT BUILD 492 (1999) recomenda que seja tirado o valor meacutedio entre as amostras
coletadas devido agrave frente de penetraccedilatildeo de cloretos natildeo ser homogecircnea por toda a extensatildeo do
pilar Dessa forma a meacutedia entre os valores coletados expressaria com mais veracidade a
profundidade de penetraccedilatildeo A norma tambeacutem preconiza cuidado ao fazer as perfuraccedilotildees para
natildeo atingir em agregados grauacutedos o que distorceria a medida de profundidade daquele ponto
por conta do bloqueio do agregado Aleacutem disto evitar medidas de profundidades com menos
de 10 cm da borda do pilar
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo foi utilizado por Cavalcante amp Cavalcante no
ano de 2010 para avaliar manifestaccedilotildees de patologias de um piacuteer localizado na praia de
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
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76
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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
61
Tambauacute na cidade de Joatildeo PessoaPB Comprovando que corrosatildeo das armaduras realmente
tinha ocorrido devido agrave penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos
32 NITRATO DE PRATA
O composto tem formula molecular AgNO3 sendo comercialmente denominado de
ldquocaacuteustico lunarrdquo Eacute um sal inorgacircnico soacutelido a temperatura ambiente que possui determinada
sensibilidade quando em contato com a luz Eacute um forte oxidante portanto eacute necessaacuterio
cuidado em manuseaacute-lo para que natildeo se sofram queimaduras ou irritaccedilatildeo na pele como
tambeacutem cuidado com o material com o qual vai misturaacute-lo pois ele eacute explosivo se misturado
com materiais orgacircnicos ou outros materiais tambeacutem oxidantes (TRINDADE 2016)
Quando aspergido no concreto ou na argamassa contaminada na presenccedila de luz o
nitrato de prata reage podendo ocorrer agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 32 em que se tem como produto
o cloreto de prata (AgCl)
AgNO3 + Cl-
rarr AgCl (darr) + NO3- (precipitado branco) (32)
Entretanto mesmo que natildeo existam cloretos livres mas a estrutura jaacute estiver
carbonatada entatildeo ocorrera agrave reaccedilatildeo da Equaccedilatildeo 33 que tem como produto o carbonato de
prata
2Ag+
+ CO32-
rarr Ag2CO3 (darr) (precipitado branco) (33)
Esse eacute o motivo teacutecnico que torna o meacutetodo colorimeacutetrico impreciso em certas
circunstacircncias poreacutem mesmo que o precipitado branco seja devido agrave formaccedilatildeo do carbonato
de prata isto significa que o concreto estaacute contaminado e que a camada de passivaccedilatildeo pode
estar deteriorada permitindo a corrosatildeo da armadura (FRANCcedilA 2011)
O nitrato de prata utilizado teraacute concentraccedilatildeo de 01 M dissolvido em soluccedilatildeo aquosa
Para essa concentraccedilatildeo foi necessaacuterio uma quantidade de massa de 169 gramas para a
quantidade de 100 ml do composto Esta composiccedilatildeo foi obtida em uma farmaacutecia de
manipulaccedilatildeo e a quantidade de massa necessaacuteria para o composto foi calculada por Marco
Antocircnio de Abreu Viana Mestre em quiacutemica pela UFPB e atual aluno do Doutorado na
mesma instituiccedilatildeo
A figura 26 mostra o composto em um recipiente escuro essencial para que a luz natildeo
condicione reaccedilotildees devido agrave sensibilidade fotoquiacutemica
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
62
Figura 26 - Composto Nitrato de prata a concentraccedilatildeo de 01M
Fonte Elaborada pelo autor
Para efeito de verificaccedilatildeo do composto nitrato de prata (AgNO3) utilizado foi
realizado um experimento teste com a finalidade de certificar que a concentraccedilatildeo proposta de
01M do composto acarretaria na precipitaccedilatildeo de cloretos de prata com coloraccedilatildeo branca
Foram utilizados 300 ml de aacutegua sanitaacuteria que possui grande quantidade de cloro
Posteriormente adicionou-se o nitrato de prata como mostra a Figura 27
Figura 27 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria
Fonte Elaborada pelo autor
O resultado obtido no teste foi fora do previsto visto que apoacutes a adiccedilatildeo do composto
natildeo houve a formaccedilatildeo de precipitado branco insoluacutevel em aacutegua e sim uma ldquonevoardquo branca
retratada na Figura 28 levando a entender que o composto estava com a dosagem fora do
estabelecido
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
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Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
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agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
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downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
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Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
63
Figura 28 - Soluccedilatildeo de aacutegua sanitaacuteria com o nitrato de prata
Fonte Elaborada pelo autor
Ao entrar em contato com o responsaacutevel pelo produto foi verificado que a
concentraccedilatildeo natildeo estaria adequada Com o composto reformulado com a quantidade de nitrato
de prata necessaacuterio para que ocorresse a precipitaccedilatildeo foi realizado um novo teste
comprovando que realmente essa concentraccedilatildeo de 01 M eacute eficaz para utilizaccedilatildeo do meacutetodo
colorimeacutetrico A Figura 29 mostra o resultado obtido mediante o segundo teste do composto
Figura 29 - Precipitado de cloreto de prata
Fonte Elaborada pelo autor
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
64
33 ESTUDO DE CASO
A pesquisa do estudo de caso foi realizada em uma unidade residencial unifamiliar
situada a uma distacircncia aproximada de 200 metros da praia do Bessa em Joatildeo Pessoa na
Paraiacuteba
Figura 30 - Localizaccedilatildeo da residecircncia onde foi realizado o ensaio
Fonte Google Earth
O estudo consiste na analise de profundidade de penetraccedilatildeo de iacuteons cloretos no pilar
da figura abaixo
Figura 31 - Pilar analisado no estudo de caso
Fonte Elaborada pelo autor
O pilar possui seccedilatildeo transversal retangular de dimensotildees de 20 cm de largura por 30
cm de comprimento tendo uma altura de 29 metros Ele eacute responsaacutevel pela sustentaccedilatildeo de
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
65
uma viga proveniente da estrutura interna da residecircncia como tambeacutem de um pergolado
existente na aacuterea externa da residecircncia O pilar fica na parte externa da casa proacuteximo agrave
garagem do automoacutevel totalmente exposto agraves intempeacuteries climaacuteticas que possam surgir na
regiatildeo e suscetiacutevel ao gaacutes carbocircnico liberado pelo automoacutevel A estrutura tem cerca de 20
anos e nunca sofreu nenhum tipo de manutenccedilatildeo estrutural apenas pintura No pilar se
encontra na parte inferior proacuteximo a onde estatildeo as armaduras um princiacutepio de desplacamento
do concreto indiacutecios de que a armadura estaacute despassivada passando pelo processo de
corrosatildeo
Com a finalidade de se obter niacuteveis para frente de penetraccedilatildeo dos cloretos foram
verificadas as profundidades de 0 cm a 10 mm 10 mm a 20 mm 20 mm a 30 mm 30 mm a
40 mm e de 40 mm a 50 mm As seis perfuraccedilotildees foram feitas distanciadas de 20 cm
verticalmente como mostra a figura 32 Foi tomado precauccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave proximidade dos
furos com a fissura existente para natildeo prejudicar a integridade da estrutura
Figura 32 - Perfuraccedilotildees e fissuras no pilar
Fonte Elaborada pelo autor
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
66
Utilizando uma furadeira e broca de 5 mm foi colocado um recipiente plaacutestico para
que na medida que os furos fossem feitos o poacute jaacute estivesse sendo coletado e colocados nos
sacos plaacutesticos
Figura 33 - Momento da realizaccedilatildeo das perfuraccedilotildees
Fonte Elaborada pelo autor
A Figura 34 mostra as sacolas plaacutesticas de armazenamento do material extraiacutedo do
pilar de concreto armado estudado sendo utilizadas 30 unidades
Figura 34 - Material utilizado para armazenar o poacute do concreto
Fonte Elaborada pelo autor
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
67
A separaccedilatildeo do material foi feito da seguinte maneira cinco sacos para cada um dos
seis pontos de perfuraccedilatildeo de forma que cada saco contivesse material referente a 10 mm de
perfuraccedilatildeo Com isso foi possiacutevel evitar mistura de material ou ate contaminaccedilatildeo externa Em
cada saco plaacutestico foi marcado o ponto perfurado e a profundidade de perfuraccedilatildeo
Posteriormente se utilizou o nitrato de prata (AgNO3) no poacute do concreto para verificar
se apareceriam algumas partiacuteculas de cloreto de prata como resultado da mistura Com isso
tivemos condiccedilotildees de determinar se na profundidade estudada existiam cloros livres
Figura 35 - Material referente ao furo 1
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 36 - Material referente ao furo 2
Fonte Elaborada pelo autor
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
68
Figura 37 - Material referente ao furo 3
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 38 - Material referente ao furo 4
Fonte Elaborada pelo autor
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
69
Figura 39 - Material referente ao furo 5
Fonte Elaborada pelo autor
Figura 40 - Material referente ao furo 6
Fonte Elaborada pelo autor
Apoacutes a realizaccedilatildeo dos furos foi realizado a colmataccedilatildeo e lavagem de todas as
perfuraccedilotildees com o uso de epoacutexi de alta resistecircncia (procedimento realizado pelo responsaacutevel
pela residecircncia)
4 RESULTADOS E DISCUSSOtildeES
Neste capiacutetulo satildeo apresentados os resultados e discussotildees referentes agrave aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico Apoacutes analise qualitativa de forma visual das amostras colhidas
tivemos que
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p
DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-
cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
70
Quando misturado o poacute do concreto com o nitrato de prata eacute de se esperar que
apareccedila em poucos segundos na presenccedila de luz o precipitado de cloreto de
prata (AgCl) mas devido agrave coloraccedilatildeo do cloreto de prata ser branco
acinzentado tornou difiacutecil identificar visualmente o mesmo visto que as
amostras por serem feitas de poacute apresentavam certo grau de turbidez
Havia a necessidade de encontrar outra maneira de verificar se existia de fato
cloreto de prata em cada uma das amostras caso existisse tornar perceptiacutevel ao
olho humano Apoacutes bastante pesquisa na tentativa de encontra algum composto
quiacutemico que inserido na amostra modificasse a pigmentaccedilatildeo do AgCl foi
identificado um meacutetodo mais simples no texto escrito pelo prof Dr Luiacutes
Roberto Brudna Holze do ano de 2013 No texto ele fala que se o precipitado
de cloreto de prata for exposto aacute luz do sol por um periacuteodo de tempo maior o
material que a princiacutepio eacute branco aos poucos vai adquirindo coloraccedilatildeo escura
fato que ocorre devido decomposiccedilatildeo do AgCl em prata metaacutelica (escuro)
Com base nesse conhecimento foi feito a exposiccedilatildeo das amostras a luz do sol
e de fato apoacutes cerca de 40 min foi possiacutevel observar o aparecimento de
pigmentaccedilatildeo escura em algumas amostras Soube-se entatildeo que havia cloreto de
prata presente e que ele estava sendo transformado em prata metaacutelica As fotos
de nuacutemero 35 a 40 retratam o poacute do concreto jaacute com os pontos escuros de prata
metaacutelica e na tabela 5 temos os resultados das amostras
Tabela 5 - Profundidade de alcance da frente de cloretos encontrada em cada perfuraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
PERFURACcedilOtildeES 0 a 10 (mm) 10 a 20 (mm) 20 a 30 (mm) 30 a 40 (mm) 40 a 50 (mm)
FURO 1 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 2 NAtildeO SIM SIM SIM NAtildeO
FURO 3 NAtildeO SIM SIM SIM SIM
FURO 4 SIM NAtildeO SIM SIM NAtildeO
FURO 5 NAtildeO NAtildeO SIM SIM SIM
FURO 6 SIM SIM SIM SIM NAtildeO
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
ANDRADE M C Manual para Diagnoacutestico de Obras Deterioradas por Corrosatildeo de
Armaduras Trad Antonio Carmona e Paulo Helene Satildeo Paulo Pini 1992 104 p
ARAUacuteJO Joseacute Milton de Curso de concreto armado Volume 1 3ordf Ed Rio Grande Dunas
2010 257 p
BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
Paulo Edgard Bluumlcher 2002
CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
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Tambauacute Concreto e construccedilatildeo v 57 p 45-55
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agrave corrosatildeo 5 ed Rio de Janeiro Interciecircncia 2011 343 p
GOOGLE Google Earth Version X ano Nota (nome do local) Disponiacutevel em ltsite
downloadgt Acesso em 12 out 2017
HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
lthttpsimagenstabelaperiodicaorgnitrato-de-prata-em-acido-cloridricogt Acesso em 14
out 2017
75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado) universidade catoacutelica de Pernambuco
Recife Brasil
FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed
Satildeo Paulo Pini 2008
GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de
Janeiro LTC 2001 200 p
GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011
HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini
Instituto de Pesquisas Tecnoloacutegicas 1986 46 p
HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
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cloridricogt Acesso em 11 out 2017
JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
Universidade Federal de Goiaacutes Goiacircnia Brasil
MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
2013
MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo
(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
NT BUILD 492 ndash Concrete mortar and cement-based repair materials chloride
migration coeffcient from non-steady-state migration experiments 1999
ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades
microestrutura e aplicaccedilotildees Satildeo Paulo Pini 2009 144 p
SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo
de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p
TRINDADE Evandro Soluccedilatildeo de Nitrato de Prata (AgNO3) 01 M 2016 Disponiacutevel em
lt httpsquimicandovzpcombrsolucao-de-nitrato-de-prata-agno3-01ngt Acesso em 10 out
2017
YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p
71
De acordo com a observaccedilatildeo visual das amostras na tabela 5 tem-se que as
profundidades de penetraccedilatildeo onde foram encontrados os pigmentos escuros
eram partiacuteculas de cloreto de prata anteriormente
Pela tabela 5 acima tambeacutem se observa que em algumas das perfuraccedilotildees a
profundidade chegou aos 50 mm poreacutem o recobrimento da armadura eacute de 30
mm da superfiacutecie da face estudada ou seja a frente de penetraccedilatildeo do cloro estaacute
chegando agraves armaccedilotildees ao longo de parte da estrutura Pode-se observar tambeacutem
que como esperado natildeo existe homogeneidade no niacutevel de penetraccedilatildeo dos
cloretos visto que as condiccedilotildees dos poros capilares responsaacuteveis pelo processo
de transporte dos iacuteons cloretos satildeo diferentes dentro da proacutepria estrutura
Eacute importante observar que na maioria das perfuraccedilotildees de 0 a 10 mm natildeo
apresentaram cloreto de prata isso se deve ao fato do concreto ser de
localizaccedilatildeo externo a residecircncia descoberto e suscetiacutevel agraves chuvas Cascudo
(1997) afirma que as concentraccedilotildees de cloretos na superfiacutecie do concreto tende
a ser pequena pois as aacuteguas pluviais que possibilitam a molhagem da peccedila
retiram os cloretos impregnados superficialmente
A regiatildeo com maior iacutendice de penetraccedilatildeo de cloretos livres corresponde agraves
perfuraccedilotildees 1 3 e 5 Esse alto valor de profundidade pode ser causado pela
presenccedila da fissura existente em toda proximidade de borda da estrutura Sabe-
se que as fissuras satildeo fatores que contribuem para o processo de entrada de
cloretos na estrutura visto que sua abertura permite a passagem dos iacuteons
cloros com maior facilidade permitindo o acesso a maiores profundidades
72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
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Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)
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2017
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72
Na figura 41 podemos observar o desenho esquemaacutetico resultante da aplicaccedilatildeo do
meacutetodo colorimeacutetrico que expressa com maior clareza como estaacute sendo agrave frente de penetraccedilatildeo
dos cloretos no pilar analisado
Figura 41 - Desenho esquemaacutetico da frente de penetraccedilatildeo
Fonte Elaborada pelo autor
73
5 CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS
Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
emprego do meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata como meacutetodo preliminar
para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
meacutetodo para estudo preliminar para verificaccedilatildeo de frente de penetraccedilatildeo de
cloretos
O pilar encontra-se com possiacutevel armaccedilatildeo despassivada necessitando de
ensaios mais especiacuteficos para viabilizar o melhor tipo de recuperaccedilatildeo para a
estrutura de modo que se evite maiores transtornos futuros com gastos bem
mais elevados
74
6 REFERENCIAS
ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas NBR 61182014 Projeto de estruturas
de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014
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out 2017
75
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73
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Dentre um dos objetivos desse estudo que foi produzir uma visatildeo geral sobre o
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para determinaccedilatildeo de patologias em estruturas de concreto chegamos as seguintes conclusotildees
Com as profundidades de penetraccedilatildeo medidas para este estudo de caso o
meacutetodo colorimeacutetrico contribuiu como exame preliminar de avaliaccedilatildeo
deixando indiacutecios que a fissura foi causada devido agrave corrosatildeo da armadura
provenientes da penetraccedilatildeo de cloretos
O meacutetodo colorimeacutetrico por aspersatildeo de nitrato de prata se mostrou
extremamente aplicaacutevel ao poacute do concreto sendo avaliado como um oacutetimo
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MOCcedilAMBIQUE E A Corrosao de Armadura em Betao Armado Monografia
(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique
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MOTA A C M (2011) Avaliaccedilatildeo da presenccedila de cloretos livres em argamassas atraveacutes
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(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil
76
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74
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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo
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CAacuteNOVAS M F Patologia e terapia do concreto armado Traduccedilatildeo de Maria Celeste
Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p
Cavalcanti A N Cavalcanti G A D (2010) Inspeccedilatildeo teacutecnica do piacuteer de atracaccedilatildeo de
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CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas
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DUTRA Aldo Cordeiro NUNES Laerce de Paula Proteccedilatildeo catoacutedica Teacutecnica de combate
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HOLZLE Luiacutes Roberto Brunad Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico 2013 Disponiacutevel em
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75
FRANCcedilA (2011) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos pelo meacutetodo de aspersatildeo de
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FELTRE Ricardo Quiacutemica Volume 2 6ordf Ed Satildeo Paulo Moderna 2004 415 p
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HOLZE Roberto Brudna Nitrato de prata em aacutecido cloriacutedrico Disponiacutevel em
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JUCAacute T R P (2002) Avaliaccedilatildeo de cloretos livres em concretos e argamassas de cimento
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