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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DECA DEPARTAMENTO DE ENG. CIVIL E AMBIENTAL CAIO RHODOLFO LIMA FONSECA DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE CLORETOS POR ASPERSÃO DE NITRATO DE PRATA EM ESTRUTURA DE CONCRETO - ESTUDO DE CASO JOÃO PESSOA-PB 2017

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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

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

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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CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas

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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

GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de

Janeiro LTC 2001 200 p

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HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini

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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

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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

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

Page 2: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014

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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo

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Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p

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FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed

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GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de

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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

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(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

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SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo

de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p

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Page 3: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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

Page 4: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p

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2017

YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 5: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 6: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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

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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

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CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas

eletroquiacutemicas 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1997 237 p

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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

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GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011

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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

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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

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

Page 7: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo

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(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique

2013

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do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo

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de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p

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2017

YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 8: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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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Page 10: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 11: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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

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75

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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

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GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011

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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

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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

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

Page 12: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 13: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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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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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de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014

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BOTELHO Manoel MARCHETTI Osvaldemar Concreto armado eu te amo 3ordfed Satildeo

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Marcondes Carlos WF dos Santos Beatriz Cannabrava 1ordf Ed Satildeo Paulo Pini 1988 522 p

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Page 15: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 16: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014

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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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CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas

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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

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2013

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do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo

(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil

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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

Page 17: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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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de concreto ndash procedimento Rio de Janeiro 2014

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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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FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed

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GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de

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Page 19: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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2017

YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 20: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 21: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 22: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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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GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de

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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

Page 23: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 24: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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2017

YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 26: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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

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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

Page 27: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 28: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 29: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 30: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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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2013

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do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo

(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil

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SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo

de estruturas de concreto Satildeo Paulo Pini 1998 255 p

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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 31: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 32: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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2017

YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 33: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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Page 34: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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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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CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas

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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

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GENTIL Vicente Corrosatildeo 6ordf Ed Rio de Janeiro LTC 2011

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(Monografia em Engenharia Civil) - Universidade Jean Piaget de Moccedilambique Moccedilambique

2013

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do meacutetodo colorimeacutetrico de aspersatildeo da soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo

(mestrado) Escola Politeacutecnica da Universidade de Pernambuco Recife Brasil

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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

Page 35: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 36: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 37: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 38: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 39: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 40: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 41: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 42: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 43: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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

Page 44: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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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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CASCUDO O M O controle da corrosatildeo de armaduras em concreto Inspeccedilatildeo e teacutecnicas

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FUSCO Peacutericles Brasiliense Tecnologia do concreto estrutural toacutepicos aplicados 1ordf Ed

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GEMILLE Enori Corrosatildeo de materiais metaacutelicos e sua caracterizaccedilatildeo 1ordf Ed Rio de

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Page 45: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 46: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 47: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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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Page 49: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 50: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 51: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 52: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 53: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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Page 54: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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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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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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SOUZA Vicente Custoacutedio Moreira de RIPPER Thomas Patologia Recuperaccedilatildeo e reforccedilo

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Page 56: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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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

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

Page 57: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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

Page 58: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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

Page 59: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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

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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

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YAZUGI Walid A teacutecnica de edificar 10ordf Ed Satildeo Paulo Pini 2009 769 p

Page 60: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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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

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75

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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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HELENE P R L Corrosatildeo em armaduras para concreto armado 1 ed Satildeo Paulo Pini

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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

Page 61: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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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

Page 62: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 63: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 64: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 65: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 66: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 67: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 68: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 69: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 70: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

Page 71: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

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

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cloridricogt Acesso em 11 out 2017

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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

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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

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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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76

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Page 73: DETERMINAÇÃO DA PROFUNDIDADE DE PENETRAÇÃO DE …ct.ufpb.br/ccec/contents/documentos/tccs/2017.1/... · Uma estrutura de concreto armado é a junção do concreto simples, com

74

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Portland pelo meacutetodo de aspersatildeo de soluccedilatildeo de nitrato de prata Dissertaccedilatildeo (mestrado)

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76

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75

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76

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76

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ROSSIGNOLO Joatildeo Adriano Concreto leve estrutural produccedilatildeo propriedades

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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