estudo de corrosão em estruturas de concreto
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Apresentação de técnicas de proteção das estruturas de concreto contra corrosão e de seu monitoramento. Adriana de AraujoTRANSCRIPT
Estudo de corrosão em estruturas de concreto Adriana de Araujo
Laboratório de Corrosão e Proteção
Rio de Janeiro -
REUNIÃO DO GRUPO DE GESTÃO E CONTROLE DA CORROSÃO DO E&P PETROBRAS - EDITA
Rio de Janeiro, 27/28 de novembro de 2013
CONTEÚDO
A corrosão nas estruturas de concreto
Principais fatores desencadeadores da corrosão:
Exemplos e
estudo de casos
tratamento superficial do concreto;
revestimento da armadura ou uso de aços especiais;
Inibidores de corrosão;
proteção catódica.
Principais técnicas de proteção das estruturas:
degradação do concreto por processo físico-mecânico;
degradação do concreto por processo físico-químico.
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
Nas estruturas de concreto, a corrosão é uma ameaça silenciosa! ...geralmente é detectada somente com o aparecimento de anomalias na superfície do concreto!
Os principais fatores desencadeadores da corrosão, seriam a falta de manutenções periódicas e a não adoção de técnicas adequadas de avaliação e de proteção contra corrosão.
Elevado do Joá – RJ
Manutenção somente após um grande período sem intervenções com a estrutura já em estado crítico de deterioração! Custo estimado de R$ 70 milhões!
"O viaduto está sob ataque de corrosão generalizada. Mesmo com os reparos que estão sendo feitos, vai haver necessidade de intervenção no futuro"
Eduardo Batista, professor da Coppe/UFRJ (04/2013)
Após 14 anos sem manutenção, a Ponte dos Remédios é interditada em 2011 após o desabamento de parte de sua estrutura no Rio Tietê!... Em 1997 uma rachadura também resultou na interdição da ponte e...muitos transtornos na cidade.
Ponte dos remédios - SP
15 % causas não identificadas
58 %
corrosão de armaduras 14 %
problemas estruturais
4 %
detalhes construtivos
MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NAS ESTRUTURAS DE RECIFE:
(ANDRADE; DAL MOLIN, 1997)
Dentre as manifestações patológicas que mais atingem as estruturas
de concreto, pesquisadores apontam que no mínimo 30 % delas
estão relacionadas com a corrosão das armaduras!
Em ambientes de forte agressividade, é ainda maior!
9 %
outras manifestações
No caso das estruturas de concreto, os custos econômicos associados a sua recuperação são também bastante significativos!
Estima-se que 3 % do PIB do Brasil é consumido pela corrosão! US$ 15 bilhões anuais!
(abraco.org.br)
Adotando-se práticas adequadas para o controle da corrosão, podem ser economizados cerca de 30 % deste valor!
US$ 5 bilhões!
Como referência, cita-se que em cinco anos (2006 a 2011) foram gastos cerca de R$ 120 milhões em serviços de reparos, manutenção e reforço estrutural de somente 27 obras de arte da cidade de SP. (metalica.com.br)
CONTEÚDO
Principais fatores desencadeadores da corrosão:
tratamento superficial do concreto;
revestimento da armadura ou aços especiais;
Inibidores de corrosão;
proteção catódica.
Técnicas de proteção das estruturas:
degradação do concreto por processo físico-mecânico;
degradação do concreto por processo físico-químico.
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
Fissuração Desagregação
abrasão erosão cavitação mudanças de volume
(retração e mov. higrotérmica), cargas estruturais
(flexão, torção e cisalhamento)
Degradação do concreto por processo
físico - mecânico
AGENTES:
gases, líquidos e
partículas
AGENTES:
variações térmicas e de
umidade
sobrecarga e vibrações
A corrosão é resultante da degradação do concreto de cobrimento....
Independente da origem, abertura e quantidade, a
fissura facilita o ingresso, no concreto de cobrimento
da armadura, de agentes desencadeadores da
corrosão!
Corrosão severa: formação de uma
macrocélula de corrosão na área do concreto
fissurado
Fissuração
Desagregação
AGENTES:
dióxido de carbono (CO2)
Líquidos (águas moles e ácidas)
Concreto
degradação por processo físico - químico
Carbonatação reações com
componentes da pasta de cimento
Lixiviação ação extrativa de
componentes da pasta de cimento e dos agregados
Disgregação reações envolvendo
formação de produtos expansivos
diminuição
da resistência
perda da integridade
aumento da
porosidade eflorescência
diminuição da resistência
AGENTES:
sulfatos (SO42-)
Reação álcali-agregados
Redução do pH
Nesta condição, há a formação de um filme protetor de óxidos na superfície das armaduras (resistente e aderente), que impede o desencadeamento da corrosão (armaduras passivadas).
A portlandita (com contribuição dos álcalis dissolvidos na água
dos poros), confere uma elevada alcalinidade ao concreto (pH ≥ 12).
Carbonatação:
A penetração do CO2 nos poros e capilares do concreto desencadeia uma reação química com compostos do cimento, reduzindo o pH do meio (frente de carbonatação). Como consequência... há dissolução do filme protetor da armadura (corrosão).
filme
protetor
H2O
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Carbonatação: Carbonato de
cálcio Hidróxido de
cálcio
LIXIVIAÇÃO
EFLORESCÊNCIA
LIXIVIAÇÃO
LIXIVIAÇÃO
EFLORESCÊNCIA
EFLORESCÊNCIA
Disgregação: fissuração e
desplacamento
Mancha de oxidação: lixiviação dos
produtos de corrosão
Exposição da armadura (perda da seção e
da aderência)
AGENTES AGRESSIVOS:
CO2
(frente de carbonatação)
íons cloreto (Cl-)
Corrosão
dissolução do filme
protetor
Quebra localizada do
filme protetor
Com a despassivação da armadura, um processo corrosivo pode ser estabelecido, sendo visualizadas as seguintes anomalias:
ÍONS CLORETO (Cl-)
Mesmo em concreto com pH da ordem de 12, os íons
danificam localmente a camada passivamente (filme
protetor), ocasionando corrosão.
Todos os fatores que favorecem o ingresso de
água, favorecem também o ingresso do cloreto.
Teor crítico de cloreto para início da corrosão
(ABNT NBR 12655, 2006):
• concreto armado: 0,15 %,
• concreto protendido: 0,05 %
Presença: ambiente marinho e industrial, aditivos e sal
de degelo.
Y
A) Penetração de agentes B) Fissuração devida às forças
agressivos por difusão, de expansão dos produtos de
absorção ou permeabilidade corrosão
C) Lascamento do concreto e D) Lascamento acentuado
corrosão acentuada e redução significativa da
seção de armadura
Y
A) Penetração de agentes B) Fissuração devida às forças
agressivos por difusão, de expansão dos produtos de
absorção ou permeabilidade corrosão
C) Lascamento do concreto e D) Lascamento acentuado
corrosão acentuada e redução significativa da
seção de armadura
EVOLUÇÃO DA CORROSÃO
Volume dos produtos de corrosão
MANCHAS DE CORROSÃO
ARMADURA EXPOSTA E COM PERDA DE SEÇÃO
CORROSÃO SEVERA
CORROSÃO EM ÁREA FISSURADA
CORROSÃO EM ÁREA FISSURADA
DISGREGAÇÃO COM ARMAÇÃO E CABOS
DE PROTENSÃO EXPOSTOS C/ CORROSÃO
CONTEÚDO
revestimento da armadura ou aços especiais;
Inibidores de corrosão;
proteção catódica.
Técnicas de proteção das estruturas:
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
tratamento superficial do concreto;
Vida útil é o período de tempo no qual a estrutura é capaz de desempenhar as
funções, sem a necessidades de intervenções não previstas (CEB/FIP, 1990).
Durabilidade é a capacidade do concreto de manter-se em condições plenas e de
resistir às influências ambientais previstas em projetos (NBR 6118, 2003).
O Brasil é um país tropical com uma vasta faixa litorânea: muitas edificações estão sujeitas a ambientes agressivos.
A presença de patologias eleva o ingresso de agentes agressivos no concreto, acelerando a degradação da estrutura e elevando os custos de sua manutenção. Com o avanço da degradação, há diminuição da vida útil* e comprometimento da integridade da estrutura!
É comum a realização de manutenção inadequada (especificação, execução e fiscalização) e a ocorrência de acidentes e sobrecargas que resultam no aparecimento de patologias prematuras!
Por que garantir e aumentar a durabilidade?
Altos custos de investimento na construção e de mobilização de equipe.
Grande impacto social e ambiental (na construção e na demolição).
DURABILIDADE DAS
ESTRUTURAS
USO
MEIO AMBIENTE
CIRCUNDANTE QUALIDADE DO
CONCRETO EXECUTADO
MANUTENÇÃO
Importância da preservação da aparência da estrutura
para a imagem da cidade/empresa.
Responsabilidade técnica permanente dos
construtores e proprietários.
Destaca-se que.... a garantia da qualidade do concreto é dependente de diversos fatores: projeto, execução, cura, transporte e manutenção.
Durabilidade e literatura
VAYBURD e EMMONS (2000): em ambiente agressivo, um processo de degradação pode ocorrer em um curto intervalo de tempo, sendo que, na
presença de cloretos, a estratégia é adotar concreto de qualidade e adicionar proteção.
DHIR et al. (1991): a especificação do concreto não é um guia da
provável durabilidade da estrutura. Somente as suas características (fck, % C, a/c) não garantem uma adequada durabilidade em ambiente contaminado com cloreto.
SANDBERG (1996): a corrosão por cloretos é o problema mais comum de durabilidade associada com o moderno concreto de qualidade exposto ao ambiente marinho.
ACI 222.3R (2003): estruturas marinhas, como píeres, são vulneráveis à corrosão. Por causa deste risco, outras proteções podem ser requeridas.
Técnicas de proteção e recuperação das estruturas
Impedir ingresso dos agentes que determinam ou aceleram a corrosão: adequado para concretos não
contaminados ou pouco contaminados. Para concretos contaminados, estende a vida por alguns anos:
Classe 1 Tratamento da superfície do concreto
Proteção catódica
Reparo (retirada do concreto danificado e reconstrução)
Realcalinização ou extração de cloretos
Alterar o meio junto às armaduras
Classe 2 NACE RP 0390
Técnicas de proteção e recuperação das estruturas
NACE RP 0187
Seleção de materiais:
o uso de aços mais resistentes, como os aços inoxidáveis.
Tratamento do concreto:
substituição do concreto deteriorado/contaminado por outro com características melhores (a/c, espessura de cobrimento,
propriedades), uso de inibidores de corrosão, realcalinização e extração de cloretos do concreto e/ou tratar a superfície.
Tratamento do aço:
aplicar revestimento orgânico ou metálico.
Técnicas eletroquímica:
proteção catódica (corrente impressa ou anodos de
sacrifício), realcalinização e extração de cloretos.
REVESTIMENTO SUPERFICIAL DO CONCRETO
uma das maneiras mais práticas e econômicas de garantir e/ou aumentar a durabilidade das estruturas de concreto.
Estruturas íntegras (preventiva): minimizar o ingresso de agentes agressivos e da água. Princípio 1 (PI) da EN 1504-9
Estruturas deterioradas (conservação): controlar o ingresso da água, aumento da resistividade. Princípios 2 (MC) e 8 (IR) da EN 1504-9
.....além disto, os revestimentos devem ser duráveis e compatíveis com as condições de serviço (NACE SP0187)
Dentre os produtos, destacam-se (ISO 1504-2):
Restringe a penetração da água (< porosidade) e aumenta dureza superficial. Forma filme não uniforme.
Restringe a penetração da água líquida, permitindo a liberação de seus vapores. Não forma filme.
Restringe a penetração de água, cloretos e gases. Forma filme uniforme.
O atendimento a essas exigências deve ser verificado por meio da avaliação das propriedades do revestimento, específicas para cada
caso.
Impregnação hidrofóbica
Impregnação
Revestimentos
Propriedades Aplicação e valores limites
Impregnantes hidrofóbicos (H) e não hidrofóbicos (I) e
Revestimento por pintura (P) Permeabilidade à água líquida, absorção capilar (W)
H, I e P: W 0,1 kg.m-2. h-0,5 (EN 1062-3)
Permeabilidade ao vapor de água (SD,)
I e P: Classe I: SD < 5 mm, Classe II: ≤ 5 mm SD ≤ 50 mm e Classe III: SD > 50 mm (EN ISO 7783- 1 e 2)
Permeabilidade ao dióxido de carbono (SD,)
P: SD > 50 m (EN 1062-6)
Envelhecimento artificial (em câmara de intemperismo)
P: ausência de bolhas, fissuração e delaminação após 2000 horas de exposição (EN 1062-11)
Aderência ao substrato úmido (resistência a tração, pull off)
P: ausência de bolhas, fissuração e delaminação após carga e resistência ao arrancamento:
≥ 0,8 N/mm2 (elástico) e ≥ 1,0 N/mm2 (rígidos) (EN 13578)
Critérios da ISO1504-2:
REVESTIMENTO SUPERFICIAL DO CONCRETO
Mercado brasileiro
Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios correntemente, adaptando critérios existentes ao padrão brasileiro
Necessidade de estudo de avalição de produtos e proposição de procedimentos de ensaios/normalização e estudos de desenvolvimento de produtos com uso de novas tecnologias (ex. autolimpante)!
Poucos boletins técnicos de produtos informam o atendimento a critérios de desempenho contra a corrosão
O LCP tem uma série de estudos de revestimento orgânicos para substrato metálico, no entanto, para concreto os estudos ainda são restritos. Isso devido ao desconhecimento no mercado da necessidade da aplicação de critérios rígidos de seleção dos produtos.
Caracterização;
Potencial de corrosão;
Resistência de polarização; e
Taxa de corrosão.
Ensaios LCP:
Avaliação do desempenho de um verniz acrílico e um
verniz poliuretano antipichação como revestimentos de
proteção superficial do concreto contra a ação deletéria
do dióxido de carbono e de íons cloreto.
Estudo de caso
Estudo de caso
Píer Novo
Píer Velho
Base de tanques
Edifício Garagem na Faria Lima - SP
Banco
Viaduto do Chá - SP
CONTEÚDO
Inibidores de corrosão;
proteção catódica.
Técnicas de proteção das estruturas:
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
revestimento da armadura ou aços especiais;
A proteção superficial é feita por pintura epoxídica da armadura ou
por zincagem, ou ainda, as duas em sistema dúplex.
A epoxídica é uma pintura eletrostática que atua como
barreira de proteção ao ingresso da H2O, Cl- , O2 (NACE SP0187).
• Defeito < 1 % da área a cada 0,3 m
• Permite reparo com tinta epoxídica
• Espessura:
175 µm a 300 µm (Ø ≤10 mm) e, 175 µm a 400 µm (até Ø ≤ 58 mm).
ASTM A775:
Holden Beach Bridge – Calolina do Norte
No LCP, há somente um
estudo de revisão
bibliográfica (2004).
Woodrow Wilson - Virgínea
A zincagem do aço é feita por imersão a quente.
O zinco atua como proteção galvânica do aço. A sua taxa de consumo é em função da estrutura da camada, como
também, do teor de íons cloreto e do pH do concreto.
Classe I Ø =10 mm 915 g/m2 130 µm
Ø ≥13 mm 1070 g/m2 150 µm
Classe II Ø ≥10 mm 610 g/m2 85 µm
ASTM A A767:
• defeito < 1 % da área a cada 0,3 m;
• permite reparo dos defeitos com tintas ricas em zinco;
• cromatização recomendada.
o zinco é anfótero: – meio muito alcalino – meio muito ácido
Ataque severo
pH 9 a 12,5 Barreira protetora
Adequado para
concreto
carbonatado
Concreto com Cl-
> Tcrít Cl- e VFe -corr = (4 a 5) x VZn -corr
Adequado para
concreto com Cl-
Zn/concreto novo: ataque pronunciado do zinco e formação de hidroxizincita de
caráter protetor.
Zn + 2H20 Zn(OH)2 + H2
2Zn(OH)2 + 2H20 + Ca(OH)2 Ca(Zn(OH3)2.2H20
Consumo de ~10 µm de Zn
Bolhas de hidrogênio na interface
Há restrições!
Caleta Lo Rojas, Coronel
Central Colbún - Puerto de Coronel Piscicultura Los Fiordos - Agrosuper
Estudo de caso
Estudo em conjuntos habitacionais: inspeções em campo e ensaios em laboratório para avaliação da passivação e da taxa de corrosão do aço-carbono zincado em água de poro de concreto convencional e com ar incorporado.
Exame visual
Potencial de corrosão
Resistência de polarização e taxa
de corrosão
Ensaios:
Revestimento por eletrodeposição
(processo também conhecido como eletrogalvanização)
PSOC
Ecorr > -600 mV (ECS)
AC1
icorr ≤ 1.4 µA/cm2
PSAC2
icorr ≤ 0.8 µA/cm2
PSAC1 Icorr ≤ 3.7 µA/cm2
PSAC2 icorr ≤ 2.1 µA/cm2
PSOC icorr ≤ 0.3 µA/cm2
10 1
Processo de
despassivação
Corrosão
AC2 AC1 OC
pH ~ 12.2
AC2 AC1 OC
pH ~ 11.5
Passivação
Passivação
Revestimento por imersão a quente
Estudo de caso
Uma das primeiras referências de obra
A utilização de aços inoxidáveis, especialmente do Lean dúplex (baixos teores de níquel e molibdênio) vem crescendo gradualmente em obras
públicas e privadas de grande porte e outras de valor histórico e de elevada responsabilidade técnica.
O aço inoxidável tem resistência elevada à corrosão, sendo utilizado
no exterior em estruturas que requerem vida útil ≥ 100 anos.
BS 6744
O seu uso limita-se às armaduras superficiais e às armaduras de regiões críticas, podendo ser associado ao projeto de estruturas mais esbeltas (menor espessura de concreto de cobrimento da armadura).
Píer Progreso, Yucatán (austenítico AISI 304)
Tanque nuclear - França
Haynes Slough, Oregon
(inoxidável dúplex UNS S32205)
REVESTIMENTO DA ARMADURA e AÇO INOXIDÁVEL
Mercado brasileiro
Há necessidade urgente de estudos do desempenho de armaduras zincadas, considerado a composição química do vergalhões e do cimentos brasileiros e as condições climáticas do nosso país.
Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios de desempenho correntemente. As informações disponíveis de desempenho são de estudos no exterior.
FBE/aço inoxidável: não há mercado desenvolvido no Brasil, embora Gerdau produza armaduras com FBE nos USA.
Zinco: revestimento adotada no exterior e, recentemente, introduzido no Brasil. O revestimento do aço é obtido por processo de imersão a quente e, também, por eletrodeposição. Ambos os processos seguem padrão de revestimentos de aço para exposição atmosférica.
Galvanização Pintura Aço inox
Aderência ao aço-carbono JJJJ JJJ _
Aderência ao concreto JJJJ JJJ JJJ
Resistência à corrosão JJJ JJJ JJJJ
Resistência química JJJ JJ JJJJ
Resistência à abrasão JJJJ JJ JJJJ
Resistência ao impacto JJJ JJJ JJJJ
Resistência aos íons cloreto JJ JJJ JJJJ
Resistência aos raios ultravioleta e a umidade JJJJ JJJ JJJJ
Resistência à carbonatação JJJ JJJ JJJJ
Proteção catódica JJJ JJ _
Proteção por barreira JJJJ JJJJ _
J JJ JJJ JJJJ
Inexistente/Muito Pouca Baixo Regular Elevado
Item Revestimento
Zincagem
Galvanização Pintura Aço inox
Reação química c/ o cimento LLL L L
Alterações no projeto estrutural convencional LL LLL LL
Dificuldade de manuseio na obra (dobrar, transportar
e armazenar) LL LLLL L
Geração de falhas no manuseio LL LLLL _
Necessidade de correção de falhas após fabricação LLL LLLL _Necessidade de correção de falhas após instalação
na obra LL LLL _Diminuição de desempenho em função de falhas
remanescentes LL LLL _
Custo adicional ao de fabricação do aço LL LLL LLLL
Custo adicional ao do aço-carbono LL LLL LLLL
Elevação do custo adicional ao da obra
convencional LL LLL LLLL
Necessidade de pré-tratamento do aço para receber
o revestimento L LL _
Necessidade de tratamento após revestimento LL L _
L LL LLL LLLL
Inexistente/Muito Pouca Baixa Regular Elevada
RevestimentoItem
Zincagem
Avaliação de diferentes tipos de aços inoxidáveis com enfoque na influência do molibdênio na resistência à corrosão por pite em concreto contaminado com íons cloreto e carbonatado.
Exame visual
Potencial de corrosão
Levantamento das
curvas de polarização
Ensaios
Estudo de caso
A ocorrência de corrosão preferencial nas frestas formadas entre a resina e as pastilhas dos aços inoxidáveis e no fio de cobre impossibilitou a sua avaliação quanto à resistência à corrosão por pite.
A avaliação da corrosão em fresta possibilitou verificar uma tendência de maior resistência à corrosão dos aços com adição de Mo. Esta tendência era maior para os aços dúplex com 3 % de Mo, em relação aos austeníticos e aos ferríticos.
Aços inoxidáveis ferríticos Aços inoxidáveis austenítico
CONTEÚDO
Inibidores de corrosão;
Técnicas de proteção das estruturas:
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
proteção catódica.
Inibidores são substâncias que se adicionadas ao concreto diminuem a velocidade de corrosão sem causar grandes modificações
ao mesmo.
INIBIDORES NA SUPERFÍCIE DO CONCRETO:
Usado na forma líquida aplicada sobre a superfície do concreto endurecido. Atravessa a camada de cobrimento por difusão líquida e gasosa. • mono-flúor fosfato de sódio; • aminas, amino-álcool ou amino-carboxilato; • Silano organo-funcional base flúor.
INIBIDORES NA MASSA DE CONCRETO OU ARGAMASSA DE REPARO:
Adicionados, na forma líquida ou em pó, no concreto ou na argamassa. • nitrito de cálcio; • benzoato de sódio e cromatos • aminas, amino-álcool ou amino-carboxilato.
INIBIDORES
Mercado brasileiro
Há carência de estudos amplos do desempenho de inibidores, especialmente dos de novas tecnologias (ex. aplicados na superfície do concreto)
Não há normalização nacional e nem laboratórios que realizem os ensaios de desempenho correntemente. A maioria das informações disponíveis de desempenho são de estudos no exterior.
Estudo de caso
Associa o hidrofugante com amina.
silano:
ligação química que evita a lixiviação de inibidor;
restringe o ingresso de água contaminada com
íons cloreto.
Silano organo-funcional
SP348 – KM 062+695 N
Graute condutivo e concreto padrão
Determinação do perfil de penetração do inibido
Solução saturada de Ca(OH)2
Velocidade de difusão de inibidores (VCI) no concreto
• CorroLogic 690 (Cortec)
• Zerust Zerion C-711 (Zerust)
Inibidor
Amônia
Determinação da
presença amônia
(eletrodo Orion 95-12)
Estudo de caso
CONTEÚDO
Técnicas de proteção das estruturas:
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
proteção catódica.
PROTEÇÃO CATÓDICA É reconhecida como a técnica que melhor pode proteger, a longo prazo,
as estruturas de concreto contra a corrosão.
Princípio: estabelecer um fluxo de corrente que torna o aço-carbono catodicamente protegido.
Corrente impressa: o fluxo de corrente de proteção é fornecido por uma fonte externa permanente de energia elétrica (retificador). Neste sistema, adotam-se anodos inertes (na superfície do concreto), como tinta ou revestimento cimentício com carbono, revestimento metálico, malhas e fitas de titânio revestido (metal nobre).
Anodo de sacrifício: o fluxo de corrente de proteção é fornecido por anodos consumíveis (na massa ou na superfície do concreto). Neste sistema, adotam-se anodos consumíveis, como revestimento, chapa, malha e pastilhas de zinco.
2H+ + 2e- H2
Classicamente, a proteção catódica leva o potencial da interface aço/meio ao domínio de imunidade do ferro/água do ou a um potencial muito próximo a este domínio. Em estruturas de concreto, este conceito
pode ser aplicado somente as estruturas submersas ou enterradas
Em estruturas atmosféricas, o conceito é diferenciado...
Diagrama de Pourbaix do ferro/água
Em estruturas atmosféricas, aplica-se o critério de 100 mV de
decaimento!
Curva típica de decaimento de potencial após o
desligamento da corrente de proteção
Há um grande impacto das reações anódicas e catódicas no concreto!
Acidificação
Alcalinização
CORRENTE IMPRESSA
FITAS ZINCO
CORRENTE IMPRESSA
FIBRA DE VIDRO e
ZINCO
ZINCO TERMO-SPRAY
GALVASHIELD XP
Postergar o aparecimentos de regiões anódicas em estruturas submetidas ao ataque de cloretos.
Fios para a conexão elétrica
Pastilha de zinco
Argamassa especial alta condutividade iônica (porosa).
Compatibilidade eletroquímica: a armadura fica embutida parte no material de reparo e parte no concreto antigo o que pode gerar o surgimento
de uma pilha de corrosão
Estudo de caso
CONTEÚDO
Monitoramento das estruturas: sensores de embutimento no concreto de cobrimento da armadura.
O monitoramento das estruturas de concreto possibilita que o risco de corrosão das armaduras seja estimado ao longo dos anos de
sua utilização.
Sabendo-se o risco, medidas de prevenção da ocorrência da corrosão ou de seu controle podem ser definidas corretamente.
Vantagens do uso de sensores: • permitem o melhor conhecimento dos mecanismos de deterioração; • Obtenção de modelos matemáticos bastante seguros para a previsão de
vida útil da estrutura; • otimização e melhor planejamento das intervenções de inspeção e de
reparo da estrutura; • avaliação de diferentes cenários, por exemplo, mudança do sistema de
tratamento superficial, troca de material ou interrupção da proteção catódica.
A maioria dos sensores disponíveis no mercado internacional
fundamenta-se no monitoramento da variação da corrente
galvânica entre barras de aço-carbono (anodo) e uma barra de
metal mais nobre (catodo) embutidas no concreto.
Sensor galvânico tipo escada
barras de aço-carbono - ANODO
embutidas em diferentes profundidades
do concreto de cobrimento da armadura
Barra de metal nobre - CATODO
embutida próximo das barras de aço-
carbono
Obras
novas!
Terminal de medição, instalado
na superfície do concreto
Barras de metal nobre -
CATODO
Avaliação do risco de corrosão
conforme ocorre a despassivação
gradativa das barras do aço-carbono
(anodo)
CO2 Cl- O2
Superfície do concreto
Armadura
Anodo (barras de aço-carbono do
sensor)
H2O
Catodo
Penetração de agentes
agressivos no concreto de
cobrimento da armadura
Co
nc
reto
de
co
bri
me
nto
da
arm
ad
ura
Monitoramento do perfil de umidade do concreto de
cobrimento da armadura
Sensor de umidade
Anéis de aço-
inoxidável
Resistividade
entre 2 aneis
adjacentes
Anéis de vedação
Avaliação do risco de
corrosão pela variação do
Perfil de umidade
Perfil de umidade elevado, menor deve ser o ingresso de gases e maior
deve ser o ingresso de íons cloreto no concreto
Perfil de umidade muito elevado ou baixo, menor deve ser a taxa de
corrosão
Obras
novas!
eletrodo de
temperatura (embutido)
Guard-rings (p/ confinamento da corrente)
Concreto
Contato elétrico
c/ armadura
Contra eletrodo - CE
Monitoramento do risco de corrosão pela avaliação da
taxa instantânea de corrosão da armadura
Eletrodo de referência -
ER (Mn/MnO2)
Eletrodo de trabalho armadura
Supe
rfíc
ie d
o c
oncre
to
Sen
so
r
Técnica de resistência de polarização - 3
eletrodos
terminal de aquisição e armazenamento dos
dados
barra de aço inoxidável
MONITORAMENTO
Mercado brasileiro
Os sensores são pouco conhecidos e utilizados. Esse fato está relacionado com a restrição de tecnologia nacional e de pessoal qualificado. Isso abre um novo campo de investigação muito promissor!
Acredita-se que há um mercado crescente, tendo-se no futuro próximo cada vez mais sensores de melhor relação custo/benefício, o que facilitará a monitoração permanente das estruturas de concreto.
Proteção catódica de estruturas de concreto = Cathodic protection for concrete structures. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais- RIEM, v. 6, n. 2, p. 178-193, apr., 2013
Carbonated and chloride contaminated concrete structure: the role of molybdenum in corrosion of stainless steel reinforcement. Corrosão e Protecção de Materiais, v. 32, n. 1, p.42-49, 2013. 8p
Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto: sensor galvânico. Téchne, v.21, Ed.194, p.62-66, maio, 2013. 5p.
Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto: sensor de umidade, de taxa de corrosão e de fibra óptica. Téchne, v.21, Ed.195, p.62-65, jun., 2013. 4p.
Monitoramento da corrosão em estruturas de concreto com uso de sensores. In: CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS, 12., 2013, Porto de Galinhas. Anais... 15p. (Artigo 338).
Resistividade elétrica do concreto. Téchne, v.21, Ed.200, p.62-65, nov., 2013. 5p.
Leia mais:
Behavior of carbon steel in simulated concrete pore solutions of air-entrained and conventional concrete. In: EUROPEAN CORROSION CONGRESS, 2012. (resumo 1176).
The effect of molybdenum on the corrosion performance of stainless steel in chloride-contaminated and carbonated concrete. In: EUROPEAN CORROSION CONGRESS, 2012, Istambul., 2012. 17p (Artigo 1177).
Estudos da influência do molibdênio na resistência à corrosão de aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos e dúplex em solução simulada de água de poro e em concreto. INTERCORR 2012, 32, 2012. (artigo 093).
Galvanização e pintura epoxídica de armaduras de estruturas de concreto como proteção adicional contra a sua corrosão. In CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE EQUIPAMENTOS, COTEQ, 11, 2011,
Extensão da vida útil das estruturas de concreto armado com uso de armaduras zincadas. Téchne, v.19, n.170, p.72-76, maio, 2011. 5p.
Proteção de estruturas de concreto. congresso brasileiro do concreto, CBC2010, 52, 2010, Fortaleza. Anais... Fortaleza: IBRACON, 2010. 16 p. (Artigo 0257)
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