durabilidade do concreto - livraria cultura

Thomas Dyer

Durabilidade do ConcretoTradução: Angelo Giuseppe Meira Costa (angico)

Revisão Técnica: Gilberto Carlos Nunes, Amilton Silva de Carvalho e Aleksandros El Áurens Meira de Souza

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Autor

Dr. Thomas Dyer é cientista de materiais trabalhando no campo da Engenharia Civil. É professor da Division of Civil Engineering na Universidade de Dundee, na Escócia, e membro da Concrete Technology Unit dessa universidade.

Seus interesses de pesquisa centram-se em torno das interações químicas do cimento com outros constituintes do concreto e substâncias do ambiente externo, e o uso de materiais reciclados como constituintes do concreto. Ele já publicou mais de 30 artigos em jornais acadêmicos e contribuiu para uma série de capítulos em livros nas áreas de construção de concreto e sustentabilidade.

Prefácio

A crescente importância posta no desempenho de vida inteira de estruturas implica em haver uma crescente demanda por vidas úteis longas com mínimas necessidades de manutenção. Além do mais, a operação de infraestrutura além da vida útil originalmente pretendida está se tornando um cenário cada vez mais comum. Assim, a durabilidade de materiais de construção é mais do que nunca de preocupação para os engenheiros civis.

O concreto é um material altamente durável, que também é capaz de atribuir proteção ao aço embutido nele. No entanto, estruturas de concreto frequentemente precisam funcionar numa ampla faixa de ambientes agressivos por longos períodos de vida útil. Além do mais, medidas para otimizar o desempenho da durabilidade de estruturas de concreto muitas vezes se encontram em conflito com as exigências estruturais e de design estético.

Ao longo da última década, a introdução de novos padrões europeus e do Reino Unido procurou voltar para a questão da durabilidade de estruturas de concreto de uma maneira abrangente. Contudo, a discussão do corpo de padrões e diretrizes resultante pode ser uma tarefa assustadora para quem quer que não esteja familiarizado com seu conteúdo.

Este livro examina individualmente todos os principais mecanismos físicos e químicos que ameaçam a durabilidade do concreto e dá atenção às opções disponíveis para se conseguir a durabilidade apropriada, com ênfase nas abordagens focadas pelos padrões. Ele também oferece uma cobertura abrangente dos procedimentos para avaliação da durabilidade, teste de estruturas, e métodos de reparo e reabilitação.

Este livro foi escrito tendo-se em mente um público alvo de estudantes graduados e jovens profissionais.

Sumário

Capítulo 1

Introdução .........................................................................................1Referências .................................................................................................. 7

Capítulo 2

Mecanismos físicos de degradação do concreto ..................................92.1 Introdução ............................................................................................ 92.2 Retração .............................................................................................. 10

2.2.1 Retração plástica ....................................................................... 102.2.1.1 Evitando fissuras por retração plástica ........................... 162.2.1.2 Evitando fissuras por assentamento plástico .................. 17

2.2.2 Retração por secagem ................................................................ 182.2.2.1 Pressão de capilaridade .................................................. 192.2.2.2 Efeitos das partículas de gel ........................................... 202.2.2.3 Retração de agregado .................................................... 212.2.2.4 Retração em função do tempo ...................................... 222.2.2.5 Fatores de controle da retração por secagem .................. 252.2.2.6 Fissuras resultantes da retração ...................................... 32

2.2.3 Retração autógena ..................................................................... 412.2.4 Reduzindo o problema de fissuras resultantes de retração .......... 44

2.3 Fissuras térmicas .................................................................................. 472.3.1 Expansão e contração térmicas .................................................. 472.3.2 Fissuras resultantes de contração térmica ................................... 502.3.3 Fatores que influenciam a contração térmica inicial ................... 52

2.3.3.1 Condições ambientais ................................................... 522.3.3.2 Práticas de construção ................................................... 532.3.3.3 Composição do concreto .............................................. 55

2.3.4 Evitando fissuras térmicas ......................................................... 632.4 Ataque de congelamento–degelo ......................................................... 66

VIII Durabilidade do Concreto

2.4.1 Mudanças de volume de água .................................................... 662.4.2 Ação de formação de gelo no concreto ...................................... 67

2.4.2.1 Scaling .......................................................................... 732.4.2.2 D-cracking.................................................................... 762.4.2.3 Pipocamentos (pop-outs) .............................................. 79

2.4.3 Evitando danos do ataque de congelamento–degelo .................. 792.4.3.1 Misturas de incorporação de ar ..................................... 792.4.3.2 Efeitos da incorporação de ar ........................................ 812.4.3.3 Perda de ar incorporado ................................................ 852.4.3.4 Fatores que afetam o conteúdo de ar e os parâmetros de espaços de ar ............................................................................. 892.4.3.5 Outras estratégias .......................................................... 93

2.5 Abrasão e erosão .................................................................................. 952.5.1 Mecanismos de abrasão e erosão ................................................ 962.5.2 Fatores que influenciam a resistência abrasão e erosão .......... 1032.5.3 Desenvolvendo resistência à abrasão ........................................ 107

Capítulo 3

Mecanismos químicos de degradação do concreto .........................1253.1 Introdução ........................................................................................ 1253.2 Ataque de sulfatos ............................................................................. 125

3.2.1 Sulfatos no meio ambiente ...................................................... 1253.2.1.1 Água do mar ............................................................... 1253.2.1.2 Solo e água do subsolo ................................................ 1263.2.1.3 Outras fontes .............................................................. 128

3.2.2 Ataque de sulfato convencional ............................................... 1283.2.3 Fatores que influenciam na resistência do concreto ao ataque de sulfato convencional ......................................................................... 132

3.2.3.1 Concentração do sulfato ............................................. 1323.2.3.2 Temperatura ............................................................... 1333.2.3.3 Composição do cimento ............................................. 1333.2.3.4 Propriedades de permeação ......................................... 1373.2.3.5 Conteúdo de cimento ................................................. 138

3.2.4 Ataque de sulfato de magnésio ................................................ 138

Sumário IX

3.2.5 Fatores que influenciam na resistência do concreto ao ataque de sulfato de magnésio .......................................................................... 139

3.2.5.1 Concentração do sulfato ............................................. 1403.2.5.2 Temperatura ............................................................... 1403.2.5.3 Composição do cimento ............................................. 141

3.2.6 Formação de taumasita............................................................ 1413.2.7 Fatores que influenciam a formação da taumasita .................... 143

3.2.7.1 Temperatura ............................................................... 1433.2.7.2 Condições de água do subsolo .................................... 1433.2.7.3 Composição do cimento ............................................. 145

3.2.8 Evitando o ataque de sulfato ................................................... 1463.2.9 Formação retardada de etringita .............................................. 150

3.2.9.1 Evitando a formação retardada de etringita ................. 1513.3 Reações álcali-agregados .................................................................... 152

3.3.1 Reação álcali-sílica ................................................................... 1523.3.2 Reação álcali–carbonato .......................................................... 1533.3.3 Reação álcali–silicato ............................................................... 1543.3.4 Expansão e fissura causada por reações álcali-agregado ............ 154

3.3.4.1 Conteúdo alcalino ...................................................... 1553.3.4.2 Temperatura ............................................................... 1583.3.4.3 Tamanho e forma das partículas .................................. 1593.3.4.4 Umidade ..................................................................... 1633.3.4.5 Fator A/C ................................................................... 1633.3.4.6 Escala de tempo para fissuras ...................................... 164

3.3.5 Fontes de álcalis ...................................................................... 1703.3.5.1 Cimento Portland ....................................................... 1703.3.5.2 Outros constituintes do cimento ................................. 1703.3.5.2.1 Cinza volante ........................................................... 1703.3.5.2.2 Escória granulada de alto-forno ............................... 1723.3.5.2.3 Fumo de sílica.......................................................... 1733.3.5.2.4 Água ........................................................................ 1733.3.5.2.5 Agregados ................................................................ 1753.3.5.2.6 Ingredientes químicos .............................................. 1763.3.5.2.7 Fontes externas ........................................................ 176

3.3.6 Reatividade dos agregados ....................................................... 1763.3.6.1 Reação álcali-sílica ...................................................... 176

X Durabilidade do Concreto

3.3.6.1.1 Quartzo (SiO2) ........................................................ 1773.3.6.1.2 Opala ...................................................................... 1773.3.6.1.3 Vidro vulcânico ....................................................... 1783.3.6.1.4 Vidro artificial ......................................................... 1783.3.6.2 Reação álcali–silicato .................................................. 1783.3.6.3 Reação álcali-carbonato............................................... 1793.3.6.3.1 Dolomita (CaMg(CO3)2) ......................................... 1793.3.6.3.2 Magnesita (MgCO3) ................................................ 179

3.3.7 Identificando reações álcali-agregados ...................................... 1793.3.8 Evitando a reação álcali-agregado ............................................ 182

3.3.8.1 Limitando a exposição umidade .............................. 1823.3.8.2 Limitando os níveis de álcalis ...................................... 1833.3.8.3 Ingredientes ................................................................ 1833.3.8.4 Materiais pozolânicos e hidráulicos latentes ................ 1853.3.8.4.1 Cinza volante ........................................................... 1863.3.8.4.2 Escória granulada de alto-forno ............................... 1863.3.8.4.3 Fumo de sílica.......................................................... 1873.3.8.4.4 Metacaulim ............................................................. 187

3.4 Ataque de ácido ................................................................................. 1873.4.1 Percolação do concreto por água ............................................. 1883.4.2 Ambientes ácidos .................................................................... 1893.4.3 Mecanismos de ataque de ácidos ............................................. 1913.4.4 Fatores que influenciam as taxas de ataque de ácido ................ 195

3.4.4.1 Fatores ambientais ...................................................... 1953.4.4.2 Fatores materiais ......................................................... 198

3.4.5 Ação de ácidos específicos ....................................................... 2013.4.5.1 Ácido nítrico (HNO3) ................................................ 2013.4.5.2 Ácido sulfúrico (H2SO4) ............................................. 2023.4.5.3 Ácido acético (CH3COOH) ....................................... 2033.4.5.4 Ácido oxálico .............................................................. 2033.4.5.5 Resorcinol ................................................................... 203

3.4.6 Identificando o ataque de ácidos ............................................. 2043.4.7 Conseguindo resistência a ácidos ............................................. 205

3.4.7.1 Padrões ....................................................................... 2053.4.7.2 Resistência melhorada a ácidos pelo planejamento da mistura ................................................................................... 206

Sumário XI

3.4.7.3 Concreto modificado com polímero ........................... 2073.4.7.4 Coberturas protetoras ................................................. 208

Referências .............................................................................................. 210

Capítulo 4

Corrosão do reforço de aço no concreto .........................................2294.1 Introdução ........................................................................................ 2294.2 Corrosão do aço no concreto ............................................................. 230

4.2.1 Corrosão de metais ................................................................. 2304.2.2 Química da corrosão galvânica ................................................ 2304.2.3 Passivação ............................................................................... 2334.2.4 Corrosão do aço no concreto reforçado ................................... 233

4.3 Infiltração de cloretos no concreto ..................................................... 2404.3.1 Cloretos no meio ambiente ..................................................... 2404.3.2 Mecanismos de ingresso .......................................................... 241

4.3.2.1 Difusão ....................................................................... 2414.3.2.2 Fluxo .......................................................................... 2494.3.2.3 Ação capilar ................................................................ 251

4.3.3 Ligação de cloretos .................................................................. 2544.3.4 Papel do cloreto na corrosão .................................................... 2594.3.5 Proteção contra a corrosão induzida por cloretos ..................... 263

4.3.5.2 Inibidores de corrosão e outros ingredientes de misturas .................................................................................. 2674.3.5.3 Materiais alternativos de reforço ................................. 2694.3.5.4 Cobrimento de reforço ............................................... 2734.3.5.5 Fibras .......................................................................... 2754.3.5.6 Coberturas de superfície ............................................. 275

4.4 Carbonatação .................................................................................... 2764.4.1 Reação de carbonatação .......................................................... 2764.4.2 Fatores que influenciam as taxas de carbonatação .................... 2804.4.3 Mudanças nas propriedades físicas........................................... 2894.4.4 Evitando a carbonatação ......................................................... 292

Referências .............................................................................................. 297

XII Durabilidade do Concreto

Capítulo 5

Especificação e planejamento de concreto durável .........................3055.1 Introdução ........................................................................................ 3055.2 Concreto como meio permeável ........................................................ 306

5.2.1 Porosidade .............................................................................. 3065.2.2 Fissuras ................................................................................... 3115.2.3 Absorção ................................................................................. 3115.2.4 Fluxo ...................................................................................... 3125.2.5 Difusão ................................................................................... 313

5.3 Cimento ............................................................................................ 3155.3.1 Cimento Portland .................................................................. 3185.3.2 Escória granulada de alto-forno ............................................... 3225.3.3 Cinza volante .......................................................................... 324

5.3.3.1 CV de silício ............................................................... 3245.3.3.2 CV calcária ................................................................. 326

5.3.4 Fumo de sílica ......................................................................... 3275.3.5 Calcário .................................................................................. 3285.3.6 Pozolanas ................................................................................ 328

5.4 Agregados .......................................................................................... 3295.4.1 Agregado natural ..................................................................... 3295.4.2 Agregado reciclado .................................................................. 3335.4.3 Escória de alto-forno resfriada a ar .......................................... 3355.4.4 Agregados leves ....................................................................... 336

5.5 Ingredientes de misturas .................................................................... 3385.5.1 Superplastificantes e redutores de água .................................... 3385.5.2 Agentes incorporadores de ar .................................................. 3405.5.3 Seladores de umidade .............................................................. 3405.5.4 Inibidores de corrosão ............................................................. 3435.5.5 Ingredientes redutores de expansão de álcali-agregados ............ 343

5.6 Fibras ................................................................................................ 3445.7 Especificando concreto durável .......................................................... 345

5.7.1 Concreto designado ................................................................ 3465.7.2 Concreto planejado ................................................................. 3475.7.3 Concreto prescrito, prescrito por norma e proprietário ............ 3485.7.4 Especificação para durabilidade: concreto designado ............... 348

Sumário XIII

5.7.4.1 Carbonatação ............................................................. 3495.7.4.2 Ataque de congelamento-degelo.................................. 3525.7.4.3 Ataque químico .......................................................... 352

5.7.5 Especificação para durabilidade: concreto planejado ................ 3535.7.5.1 Cloretos e carbonatação .............................................. 3565.7.5.2 Ataque de congelamento-degelo.................................. 3575.7.5.3 Ataque químico .......................................................... 358

5.7.6 Especificação para RA ............................................................. 3595.7.7 Especificação para o controle de reação álcali-sílica .................. 3615.7.8 Especificação para controle de encolhimento por secagem ....... 361

5.8 Planejamento de mistura de concreto ................................................ 3615.9 Concreto especial .............................................................................. 366

5.9.1 Concreto auto-adensável ......................................................... 3665.9.2 Concreto de alta resistência ..................................................... 3675.9.3 Concreto espumoso ................................................................ 3685.9.4 Concreto leve e pesado ............................................................ 369

Referências .............................................................................................. 371

Capítulo 6

Construção de estruturas de concreto duráveis ..............................3776.1 Introdução ........................................................................................ 3776.2 Superfície de concreto ....................................................................... 377

6.2.1 Fôrmas de permeabilidade controlada ..................................... 3786.2.2 Acabamento de superfície ........................................................ 381

6.3 Cura .................................................................................................. 3826.4 Sistemas de proteção de superfícies .................................................... 392

6.4.1 Camadas de película para superfícies ....................................... 3926.4.2 Seladores de superfícies ........................................................... 3956.4.3 Impregnantes hidrofóbicos ...................................................... 3966.4.4 Screeds .................................................................................... 3996.4.5 Películas protetoras .................................................................. 403

6.5 Proteção catódica .............................................................................. 4046.5.1 Proteção catódica por corrente impressa .................................. 405

6.5.1.1 Anodos ....................................................................... 407

XIV Durabilidade do Concreto

6.5.1.2 Operação .................................................................... 4086.5.1.3 Monitoramento .......................................................... 409

6.5.2 Proteção catódica galvânica ..................................................... 412Referências ....................................................................................... 414

Capítulo 7

Utilização, reparo e manutenção de estruturas de concreto ............4197.1 Introdução ........................................................................................ 4197.2 Utilização de estruturas ..................................................................... 420

7.2.1 Estados limites ........................................................................ 4207.2.2 Aspectos da durabilidade que influenciam a utilização............. 4237.2.3 Durabilidade e desempenho .................................................... 4237.2.4 Reparos para manutenção da utilização ................................... 426

7.3 Avaliação de estruturas ...................................................................... 4267.3.1 Processo de avaliação ............................................................... 4277.3.2 Prevendo a deterioração futura ................................................ 435

7.4 Testes in situ ...................................................................................... 4497.4.1 Medição de cobrimento .......................................................... 4507.4.2 Absorção à superfície ............................................................... 4527.4.3 Permeabilidade ........................................................................ 4587.4.4 Potencial de meia célula .......................................................... 4597.4.5 Resistência de polarização linear .............................................. 4617.4.6 Resistividade ........................................................................... 4647.4.7 Resistência à abrasão ............................................................... 465

7.5 Testes em laboratório ......................................................................... 4667.5.1 Análise química ....................................................................... 466

7.5.1.1 Cloretos ...................................................................... 4717.5.1.2 Sulfatos ....................................................................... 4757.5.1.3 Álcalis (sódio e potássio) ............................................. 4767.5.1.4 Carbonatação ............................................................. 476

7.5.2 Características de vazios de ar .................................................. 4777.5.3 Teste de expansão latente ......................................................... 478

7.6 Produtos de reparo do concreto ......................................................... 4797.7 Métodos de reparo ............................................................................ 482

Sumário XV

7.7.1 Proteção contra ingresso .......................................................... 4837.7.2 Controle de umidade .............................................................. 4847.7.3 Restauração do concreto ......................................................... 4847.7.4 Reforço estrutural ................................................................... 4857.7.5 Aumento da resistência física e química ................................... 4857.7.6 Preservando ou restaurando a passividade ................................ 485

7.7.7 Aumentando a resistividade ............................................................ 4867.7.8 Controle catódico e proteção catódica ..................................... 4867.7.9 Controle de áreas anódicas ...................................................... 4877.7.10 Planejando estratégias para reparo e reabilitação .................... 487

7.8 Reabilitação de estruturas de concreto ............................................... 4877.8.1 Extração eletroquímica de cloretos .......................................... 4887.8.2 Realcalinização ........................................................................ 4937.8.3 Inibidores migratórios de corrosão .......................................... 496

Índice .............................................................................................505

Capítulo 1

Introdução

Dentre as muitas coisas fabricadas pelos homens, o ambiente construído é notável na magnitude de longevidade exigida. Embora o leitor possa pensar em muitos artigos funcionais que sobreviveram por centenas ou mesmo milhares de anos, esta não foi, na maioria dos casos, a intenção. Tais artigos, normalmente, não são mais usados agora, mas são guardados para fins de exibição, possivelmente em museus, sob condições propícias para preservá-los.

Ao contrário, muitas estruturas sobreviveram a tais períodos de tempo e, em muitos casos, ainda estão em uso hoje. Certamente, a maioria dessas estruturas passou por reparos e renovação, e podem estar sujeitas a medidas destinadas a preservá-las. Como quer que seja, a raça humana investe esforços incomuns para assegurar que as estruturas que nós construímos durem por períodos que frequentemente excedem o tempo de vida daqueles que as projetaram e construíram.

Parte disso é dirigida por considerações práticas – o gasto, o esforço e a inconveniência de construir uma estrutura (e os mesmos fatores associados à demolição e substituição) tornam indesejável um tempo de vida útil breve. Do ponto de vista da sustentabilidade, um tempo de vida útil longo maximiza o benefício obtido dos materiais usados numa estrutura com consequências positivas em relação ao uso de recursos. Além disso, uma estrutura pode se estabelecer na consciência coletiva de uma população como componente fundamental de uma região, cidade ou cercania, deixando as pessoas reticentes sobre perdê-la. O argumento de que tal sentimentalismo representa uma barreira ao progresso e, possivelmente, a uma melhor qualidade de vida não é, em alguns casos, de todo desprovido de base. Por outro lado, certamente deve ser o objetivo de todos os arquitetos, designers e engenheiros criar estruturas que despertem esses sentimentos, porque eles são evidência de sucesso.

2 Durabilidade do Concreto

O fim da vida útil de uma estrutura é alcançado quando ela não mais satisfaz sua função – ela deixa de ser útil. Embora isso possa ser corrigível por meio de reparos, substituição ou adaptação de componentes, eventualmente chega um momento em que isso se torna antieconômico ou impraticável, ou o desejo de prolongar a vida da estrutura é perdido. O tempo de serviço de projeto – o período em que uma estrutura deve permanecer útil – depende muito de sua natureza e função. EN 1990: Eurocode – Basis of Structural Design fornece tempos de serviço sugeridos para uma faixa de diferentes estruturas, como mostrado na tabela 1.1.

Tabela 1.1 - Tempos de serviço de projetos indicativos em EN 1990 [1], com modificações feitas em consonância com o U.K. annex (entre parênteses) [2]

Categoria Tipo de Estrutura Tempo de Serviço do Projeto (anos)

1

Estruturas temporárias, não incluindo estruturas ou partes de estruturas que podem ser desmontadas com vistas a reutilização

10

2Partes estruturais substituíveis, por exemplo, barras e rolamentos de guindastes (10 – 25 anos)

10 – 25 (30)

3 Prédios de agricultura e similares 15 – 30 (25)

4 Estruturas prediais e outras comuns 50

5Estruturas prediais monumentais, pontes e outras estruturas de engenharia civil

100 (120)

Incontáveis introduções a livros sobre concreto questionam o caso da importância do material no ambiente de construção moderno. Não é a intenção do autor incomodar o leitor com a reafirmação desses pontos, mas basta dizer que o concreto é onipresente na construção moderna, e que ele conquistou essa posição por características que nenhum outro material de construção possui.

O concreto e os materiais que nós usamos em combinação com ele não são exceção. Um dos principais fatores na evolução das tecnologias de construção tem sido orientado pela necessidade de usar materiais que sejam capazes de

Capítulo 1 Introdução 3

perdurar longo tempo – que sejam duráveis. Essa é uma das razões para o sucesso do concreto – ele é um material forte e quimicamente muito inerte, que pode durar por séculos. Entretanto, a relativa imaturidade da construção de concreto como tecnologia tem implicado em boa parte do conjunto de prédios de concreto ter experimentado problemas inesperados com o inadequado desempenho de durabilidade dentro do tempo útil de projeto. Além disso, tem havido uma crescente tendência, entre governos e operadores de estruturas, de estender o tempo útil das estruturas por questões práticas e econômicas: a emergência de problemas inesperados de durabilidade tem implicado nas últimas décadas se configurando como um processo de aprendizado para engenheiros envolvidos na construção de concreto: foi estimado que o custo anual do reparo de estruturas de concreto na Europa tem um excesso de 20 bilhões de dólares [3].

Este livro pretende fornecer um entendimento de como os elementos de concreto em estruturas se deterioram, do que deve ser feito para proteger as estruturas da inaceitável rápida deterioração, e de como os problemas de durabilidade existentes podem ser identificados e corrigidos.

No Reino Unido, a BS 7543 fornece diretrizes sobre a durabilidade de prédios e seus componentes. Ela destaca que, quando da determinação do tempo útil, não basta simplesmente definir quanto tempo uma estrutura deve ser útil – é essencial reconhecer que diferentes componentes vão permanecer úteis por diferentes períodos de tempo. Assim, uma definição de utilidade deve também deixar clara a programação de manutenção que seria necessária para sustê-la, e os critérios que vão ser usados para decidir quando um componente deixou de funcionar corretamente e precisa de reparo ou substituição. Embora seja razoável esperar, por exemplo, que um material de pavimentação possa se tornar obsoleto ou não mais manutenível, dentro do tempo útil de projeto de uma estrutura, a regra é esperar que os componentes que participam das subestrutura e superestrutura fundamentais (incluindo os elementos estruturais de concreto) permaneçam manuteníveis pela vida útil do projeto.

A BS 7543 destaca os principais agentes que podem causar deterioração:1

1 No Brasil, a ABNT NBR 6118:2003 trata do mesmo assunto


Temperatura;Radiação: infravermelha, visível, ultravioleta e térmica;Água: tanto no estado sólido quanto nos fluidos;Constituintes normais do ar: oxigênio, dióxido de carbono e maresia;Contaminantes do ar;Congelamento/descongelamento;Vento;Fatores biológicos: ataques de bactérias, insetos e fungos, roedores e pássaros, crescimentos de superfície, e plantas e árvores;Fatores de estresse: estresses sustentados e intermitentes;Incompatibilidade química: removedores, solventes, terra contaminada e materiais expansivos;Fatores de uso: desgaste normal ou abuso pelo usuário.

O concreto é afetado por muitos desses agentes, e, portanto, é melhor eliminar, primeiro, aqueles que são menos relevantes, ou cuja influência esteja fora do escopo deste livro.

O concreto não é vulnerável aos tipos de radiação listados no padrão. Outras formas de radiação podem causar danos mais significativos, tais como os induzidos por exposição a altos fluxos de nêutrons em reatores nucleares [5]. Porém, este aspecto está fora do domínio deste livro. A mudança de temperatura é induzida pela exposição à radiação infravermelha, e isso pode ter implicações para o concreto, com relação a mudanças de volume que ela induz. Aspectos disso são discutidos no capítulo 2, que examina os mecanismos de deterioração física, incluindo fissuras consequentes de mudança de volume.

O projeto de estruturas para superar os estresses diferenciais que podem ser induzidos pela ação do vento é uma questão muito estrutural, que não pode ser trabalhada aqui. No entanto, o vento pode atuar como meio de levar a água da chuva a entrar em contato com superfícies de concreto, e também pode impelir partículas sólidas contra uma estrutura, levando à abrasão. A abrasão é outro processo físico discutido no capítulo 2.


A maioria dos fatores biológicos listados no padrão é de preocupação limitada para uma estrutura de concreto, embora seja consenso que crescimentos de superfície, como musgos e líquens, podem apresentar problemas relacionados com aparência, em alguns casos, e que o crescimento de raízes de árvores podem causar danos significativos. A atividade bacteriana, porém, pode danificar o concreto através da produção de derivados que podem causar ataques por sulfatos e outros tipos de ataques químicos, que são discutidos no capítulo 3.

Estresses numa estrutura podem assumir muitas formas: contínuo ou intermitente, cíclico ou aleatório por natureza. Os estresses são significativos, do ponto de vista da durabilidade, porque levam a fissuras, quer sejam estas causadas por sobrecarga de um elemento estrutural, por arrastamentos sob carga contínua (que leva à formação de microfissuras) ou fadiga sob carga cíclica. Essas fissuras oferecem um caminho para substâncias danosas chegarem ao interior do concreto com relativa facilidade. Este aspecto da deterioração do concreto não é visto em detalhes aqui (com exceção das fissuras resultantes de mudanças de volume). Contudo a influência de fissuras na infiltração de água e gases e o impacto na durabilidade são abordados.

A água desempenha provavelmente o papel mais importante na deterioração de estruturas de concreto. O contato com água em movimento pode levar à erosão pela interação de partículas de sedimento ou por um processo conhecido como ‘cavitação’. Uma característica incomum da água – sua expansão quando congela – é a razão porque a exposição a ciclos de congelamento e descongelamento pode ter sérias implicações na durabilidade do concreto, a menos que medidas apropriadas sejam tomadas, assunto abordado no capítulo 2. A água permeia os poros do concreto, levando com ela substâncias que podem produzir a deterioração do concreto ou, no caso de íons de cloreto, corrosão do reforço de aço. A presença de água pode ser necessária para permitir que processos danosos, tais como a reação álcali-sílica, progridam. Além do mais, a umidade desempenha papéis importantes em outros processos que podem levar à deterioração, tais como a retração por secagem e plástica, e a carbonatação. Portanto, aspectos da influência da água na durabilidade do concreto aparecem por todo este livro. De fato, embora o autor não tenha feito tal análise, é provável que a palavra ‘água’ se apresente quase tão frequentemente quanto a palavra ‘concreto’.


O concreto não reage com os dois principais gases de nossa atmosfera – nitrogênio e oxigênio. Mas a presença de oxigênio desempenha um papel fundamental na corrosão do reforço de aço. Além disso, a reação entre constituintes da matriz de cimento do concreto e o dióxido de carbono da atmosfera – a carbonatação – pode levar a uma alteração no ambiente químico em torno do reforço de aço, o que deixa o aço consideravelmente mais exposto à corrosão. A maresia transportada pelo ar em ambientes marinhos também ameaça o aço pela introdução de íons de cloreto. Todos esses processos são examinados no capítulo 4, que aborda a corrosão do reforço do concreto. Os poluentes do ar também têm o potencial de danificar o concreto, principalmente onde esses poluentes são ácidos por natureza, aspecto visto no capítulo 3.

A incompatibilidade química também é uma questão importante para o concreto. A matriz de cimento endurecida do concreto é, até uma muito limitada extensão, solúvel em água, o que significa que alguns dos constituintes vão ser gradualmente removidos da superfície do concreto com o tempo. Esse processo é exacerbado quando espécies químicas agressivas, particularmente as ácidas, estão dissolvidas na água. Além disso, íons de sulfato em solução podem levar à deterioração progressiva da superfície do concreto. Em muitos solos, tanto condições ácidas quanto sulfatos estão presentes, criando um ambiente hostil para fundações de concreto, e em terra contaminada, tais condições podem atingir até mesmo níveis maiores de agressão. Esses problemas também são vistos no capítulo 3.

Do capítulo 2 ao capítulo 4, uma estratégia foi adotada para examinar os mecanismos que causam deterioração, quais fatores (tanto em termos de condições ambientais quanto de características de materiais) influenciam na deterioração, e, assim, o que é necessário para minimizar a taxa de deterioração.

O capítulo 5 examina a durabilidade com que o concreto pode ser especificado e projetado, com ênfase nos padrões europeus sobre este tópico.

O capítulo 6 examina os aspectos do processo de construção que podem influenciar a durabilidade, e as tecnologias que podem ser empregadas no início do tempo útil de uma estrutura para melhorar a resistência à deterioração.


Por fim, o capítulo 7 examina a questão do tempo de manutenibilidade, e de quando ele cessa. Depois, ele passa ao exame de como os problemas de durabilidade numa estrutura podem ser identificados, e sugere como a deterioração futura pode ser prevista e como o concreto deteriorado pode ser reparado.

Referências

1. British Standards Institution. 2002. BS EN 1990:2002: Basis of Structural Design. London: British Standards Institution, p. 118.

2. British Standards Institution. 2004. U.K. National Annex for Eurocode: Basis of Structural Design. London: British Standards Institution, p.. 18.

3. Raupach, M. 2006. Concrete Repair According to the New European Standard EN 1504. In M. Alexander, H. D. Beushausen, F. Dehn, and P. Moyo (eds.), Concrete Repair, Rehabilitation, and Retrofitting. Abingdon, United Kingdom: Taylor and Francis.

4. British Standards Institution. 2003. BS 7543:2003: Guide to Durability of Buildings and Building Elements, Products, and Components. London: British Standards Institution, p. 34.

5. Dubrovskii, V. B., S. S. Ibragimov, M. Y. Kulakovskii, A. Y. Ladygin, e B. K. Pergamenshchik. 1967. Radiation damage in ordinary concrete. Soviet Atomic Energy, v. 23, p.s. 1053–1058.

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