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RECUPERAR • Março / Abril 20014 RECUPERAR • Março / Abril 20014

Geomembranas

Carlos Carvalho Rocha

No mundo inteiro exige-se que lagoas derejeitos ou de resíduos tóxicos, tenham umrevestimento de base com baixa ou nenhu-ma condutividade hidráulica, formado commateriais geossintéticos à base degeomembranas e geotexteis, sobre terrenocompactado. Uma seção de um depósitodestes caracteriza-se por várias camadas desolo e produtos geossintéticos, cuja estabi-lidade entre camadas é controlada pela re-sistência ao cizalhamento, à semelhança dossistemas de reforço com matriz epóxica efibras. O calcanhar de Aquiles destes siste-mas está exatamente nas interfaces entresolo-geomembrana, solo-geotextil egeomembrana-geotextil, tornando-se obri-gatório testá-los com cuidado, inclusivecom o solo a ser utilizado, sem o que cor-rer-se-á um sério risco de comprometimentodo terreno o que, aleás, é bastante comum.Logo, torna-se importante para o projetistaou a empresa que utilizará esta tecnologia,conhecer de forma específica, a grandequantidade de testes e experiências feitascom diferentes materiais e solos, para sóentão poder especificá-la.

As geomembranas

No mundo inteiro milhares de lagoas deregeitos sólidos ou de produtos tóxicos sãoisoladas do terreno com geomembranas.Elas diferem, basicamente, pelo materialempregado e/ou pelo método de fabricaçãorecaindo quase sempre no polietileno de altadensidade o popular PEAD. Tradicional-mente verifica-se que o cloreto de polivinilaou PVC, as fibras de poliéster compondo otereftalato de polietileno (PET) e o

O PEAD já não é a melhor opção.Saiba porque outras geomembranas estão substituindo as tradicionais de polietilenode alta densidade (PEAD) em serviços de impermeabilização e proteção ambiental.

polietileno de mais baixa densidade ouPEMBD (mais flexível e resistente que opolietileno de baixa densidade PEBD) vãoabsorvendo partes deste mercado em razãoda qualidade superior. O estado de ruínadestes materiais quase sempre ocorre nazona de contato (fricção) interfacial dageomembrana com o solo, a qual precisaser testada experimentalmente. A compradestes materiais apenas com a informaçãodo fornecedor ou, como é comum, pelomenor preço não é uma boa política, já queo desastre pode ser grande. O uso de infor-mações baseadas em testes com dados desolos similares está provado que não dá bonsresultados. Vide as informações contidas noexcelente livro de R.M. Koerner “Designingwith geosynthetics”, o qual sugere execu-tar testes experimentais de cizalhamentodireto e de anel , além de arrancamento,principalmente na interface solo-geomembrana, de modo a caracterizar suaresistência. A Editora Thomastec possuiinformações de testes comparativos entregeomembranas de PEAD, PVC, PET ePEMBD.

A geomembrana de polietileno

O polietileno é um poliolefina. Por ser umhidrocarboneto alifático, torna-se solúvelem solventes de hidrocarbonetos alifáticos.Comercialzado no início dos anos 50, oPEAD é fabricado através da polmerizaçãodo etileno em presença de óxidos metáli-cos apoiados por aluminas ou com tricloretode titânio e aluminiotrietila. Devido a au-sência de ramificação em sua cadeia, oPEAD tem um volume pequeno e, portan-

to, uma alta densidade, muito superior aoPEMBD. Devido a esta regularidade, oPEAD é mais cristalino e tem um ponto defusão superior aos outros polietilenos.O Polietileno de Baixa Densidade (PEBD),ao contrário do que possa parecer, come-çou a ser produzido a partir de 1933. Devi-do à sua estrutura inferior, comcristalinidade superior a 50%, encontra-secom produção em declínio, em decorrênciade sua performance, bem inferior ao

Geomembranas mais flexíveis têm grande capaci-dade de esticar, sem qualquer perda em sua perfor-mance. É o caso das geomembranas de PVC, PET ePEMBD.

O PEAD, entre outros inconvenientes, exige muitasemendas, o que é custoso e perigoso.

continua na pág. 6.

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os outros PEADs ficaram velhos.

Como tudo na vida, as geomembranas depolietileno também evoluiram. A GEO-FLEXINC. produz geomembranas de polietilenode PEAD, PEBD e as moderníssimasgeomembranas de PEMBD.

As geomembranas de polietileno GEOFLEX são projetadas com formato ISO 9000, servindo de referência para aEnvironmental Protection Agency (EPA) e para o Geosynthetic Institute. Fabricamos geomembranas de polietileno paraatender às diversas necessidades de nossos clientes, com umacompleta linha de geomembranas lisas e texturadas. Todas comexcelente barreira impermeável em aplicações de contenção deresíduos tóxicos ou como revestimento estanque à ação daágua.

Fax consulta nº 01

RECUPERAR • Março / Abril 20016

polietileno de mais baixa densidade. Este,por sua vez, é um moderno copolímero deetileno, produzido linearmente com gran-des quantidades de comonômeros olefínicosalfa de alto peso molecular. Os grupos pen-durados em sua cadeia aumentam seu vo-lume, originando uma densidade bem infe-rior ao PEAD e ao PEBD. O PEMBD temuma densidade inferior a 0,89g/cm3, comperformance bem superior ao PEAD e aoPEBD, possuindo altas resistências à tra-ção e a temperaturas elevadas.

O poliéster

A geomembrana produzida com poliéster éconsiderada de altíssima performance, jáque suas fibras à base de tereftalato depolietileno (PET) são excepcionalmenteresistentes, apresentando alto módulo àflexão e elevada temperatura de deflexãoao calor. Sua resistência química também éenorme. É resistente a ácidos não oxidantes,álcalis, sais, solventes polares e apolares.Existem outras variedades de fibras de po-

O uso de geomembranas de PEMBD tráz inúmeras vantagens em relação às de PEAD. No detalhe, a soldasendo feita numa geomembrana de PEMBD texturada. Repare que a borda é lisa, para permitir a emendacom equipamento térmico.

É freqüente o rasgo com posterior trabalho de emen-da em geomembranas de PEAD.

A flexibilidade da geomembrana de poliéster permi-te a instalação em situações difíceis.

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A grande quantidade de emendas e o controle de qualidade são fases consideradas críticas na utilizaçãodas geomembranas.

liéster bem superiores ao PET. Um exem-plo é o Dracon. Ele oferece maior resistên-cia à punção e ao rasgo, além de enormeestabilidade dimensional sob altas cargas agrandes variações de temperatura. Dasgeomembranas existentes no mercado é aque oferece a menor taxa de emendas nocampo.

O que são Geomembranas?

De acordo com a norma ASTM D4439, geomembranas são revesti-mentos geossintéticos ou barreiras de baixa ou nenhumapermeabilidade, usados com qualquer material geotécnico relaciona-do, de modo a controlar a migração de flúidos proveniente de siste-mas ou estruturas de contenção feitas pelo homem. Os dois materiaismais usados são o PVC (cloreto de polivinil) e o PEAD (polietilenode alta densidade). No mercado mundial, o PEAD detém cerca de60% das vendas, enquanto que o PVC 20%. O PET e o PEMBD estãoem franca ascenção devido às suas qualidades, bem superiores aoPEAD e o PVC.

As geomembranas de poliéster (PET ou Dracon) sãoindicadas para situações críticas, devido à sua ex-celente qualidade. Estas geomembranas podem serfornecidas armadas com fibras ou não. Para a pri-meira situação há excepcional resistência à tração,estabilidade dimensional, resistência a perfuraçõese grande resistêcia nas emendas. A ausência defibras é indicada onde a resistência à tração é me-nos crítica, exigindo-se, por outro lado, maiores alon-gamentos.

Gráfico comparativo da resistência à perfuraçãoentre as geomembranas de poliéster e PEAD.

A utilização de geomembranas de PVC, PET e PEMBD é falicitadacom o fornecimento de grandes painéis, diminuindo substancial-mente as emendas.


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O PVC

O cloreto de polivinila ou PVC, em sua ver-são plastificada, usada como geomembrana,apresenta resistência a ácidos não oxidantes,álcalis, sais e alguns solventes polares. Suaperformance é bem superior ao PEAD. Ofe-rece ainda flexibilidade para performancea três dimensões, quando sujeito a grandesvariações de temperatura, resistência à açãodo tempo e não requer cobertura de terra.Possui alta resistência à tração e grandepoder de alongamento.

Os testes representativos

PEAD, PVC, PET e PEMBD apresentamdiferenças em suas propriedades físicas emecânicas, assim como comportamentos di-ferenciados ao serem aplicadas no campo.As principais diferenças são:• As geomembranas de PVC, PEMBD e

PET são flexíveis e relativamente fáceisde manipular, enquanto que a de PEAD éum pouco dura e sem flexibilidade.

• As geomembranas de PEAD exibem umpico bem acentuado em sua curva tensão-deformação, tendendo a apresentar ruínabrusca. As de PVC, PEMBD e o PET sub-metem-se a grandes trabalhos de defor-mação por alongamento, antes da ruína.

• O aspecto mais problemático enfrentadopelas geomembranas está nas emendasefetuadas no campo, quase sempre resi-dindo aí os problemas de vasamentos .As tradicionais geomembranas de PEADnecessitam de custosos trabalhos deemendas para montagem. As de PVC,PEMBD e PET, por sua flexibilidade edescomprometimento no dobramento, são

dever-se-á formular geomembranas específi-cas aos contaminantes químicos, já que asdiferenças na resistência química entre oPVC, PET, PEMBD e o PEAD são significa-tivas para hidrocarbonetos alifáticos, assimcomo para solventes cloratados e oxigenados.

Trincas devido às tensões atuantes

O polietileno é formado pela polimeriza-ção de substâncias que contêem ligaçõesnão saturadas entre dois átomos de carbono.Isto resulta em uma alta cristalinidade, tor-nando-o resistente a uma grande gama deprodutos químicos, mas, ao mesmo tempo,aumentando sua tendência a rutura, devidoàs tensões a que fica submetido.Trincas por tensões é aquele estado de ruínade uma geomembrana sob tensão que mani-festa um comportamento quebradiço (fratu-ra sem demonstração de deformação plásti-ca com pouco ou nenhum alongamento ad-jacente à região de ruína). O PVC, o PEM-BD e o PET são termoplásticos, não suscetí-veis, portanto, ao estado de trincas por ten-sões.

Resistência interfacial

Testes representativos de geomembranas noestado natural mais desfavorável de traba-lho, isto é, em situações inclinadas, eviden-ciam estados típicos de ruína nas interfacessolo-geomembrana e geomembrana-geosin-tético. Daí a importância da resistência in-terfacial nesta situação. Há uma grandequantidade de literatura à disposição sobreresistência interfacial das geomembranas.No mercado há geomembranas lisas e tex-turadas. Esta última característica na super-fície da geomembrana reduz a área de con-tato com o solo, melhorando substancial-mente sua resistência.

A emenda feita com a aplicação do adesivo quími-co...

...é uma das boas alternativas para o uso da geo-membrana de PVC.

As características das geomembranas

fornecidos em grandes painéis ou vêmemendadas de fábrica. Genericamente fa-lando, ainda em relação ao percentual deemendas no campo, uma geomembrana,por exemplo de PVC, não chega a neces-sitar de 20% dos 100% obrigatórios aoPEAD.

• Mesmo após alcançar a tensão de escoa-mento na interface, as geomembranasmais flexíveis mantêem a estabilidade de-vido à sua grande capacidade de esticarsem qualquer perda em sua resistência oudanos no corpo do material. O ponto deescoamento das geomembranas de PEADocorrem para deformações que variam de5 a 15%, enquanto que as geomembranasmais flexíveis e mais resistentes sofremdeformações que variam de 200 a 300%antes do escoamento.

• As geomembranas de PVC, por exemplo,podem ser emendadas com dispositivotérmico ou químico, enquanto que oPEAD só aceita emenda térmica.

A compatibilidade química

As principais vantagens do PEAD residemem sua grande resistência química ahidrocarbonetos e solventes. No entanto,quando submetido a testes de resistênciaquímica sob tensão, sua resistência quími-ca cai muito, sofrendo trincas devido às ten-sões atuantes. Um exemplo característico éo que acontece com os rejeitos de estaçõesde tratamento de esgotos (ETEs). Osregeitos e contaminantes sólidos de ETEssofrem uma lixiviação no solo, com conse-qüente neutralização do pH (+7), ficandoretidos, basicamente, o cádmio e o chumbocomo constituintes inorgânicos. Logo, a op-ção natural é o PVC. De um modo geral,

Os valores constantes da tabela são valores considerados médios e obtidos de materiais de origensdiversas e com variadas condições de síntese e pré-tratamento.

Propriedades Físicas e Térmicasdas geomembranas PEAD PEBD PVC PET

Temperatura de deflexão ao calor @ 1820 kPa(ºC) 50 40 75 100Máxima resistência ao calor contínuo (ºC) 80 40 80 100Coeficiente de dilatação linear (cm/cm.ºC x 10

-5)

-512 10 12,5 6,5

Resistência à tração (kPa) 27.580 5.515 44.000 62.000Alongamento (%) 30 100 200 100Dureza: Rockwel D40 D40 � M96Peso específico 0,96 0,91 1,3 1,35


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Exemplo interessante deaplicação da geomembrana

Um canal existente no deserto da Califór-nia, construído há 50 anos, com cerca de 3metros de profundidade, 30 de largura e vá-rios quilômetros de extensão, sofreu assore-amento ao longo dos anos. A perda d’água,devido à permeabilidade do terreno, tambémera grande ao longo de sua extensão. Procu-rou-se uma solução para evitar estes dois in-convenientes – o assoreamento e a perdad’água – sem que se interrompesse o fluxod’água normal do canal. A inclinação das pa-redes do canal era de 2,5:1.

Fax consulta nº 03

Todo o projeto de recuperação do canal, de-senvolvido pelo Bureau of Reclamation(Burec), visava o restabelecimento de sua se-ção original, o que seria feito com uma draga,tornando-a impermeável com umageomembrana de PVC aderida a um geotextile, finalmente, a proteção com um revestimentode 75mm de concreto. A decisão pelo uso deuma membrana de PVC, neste trabalho pio-neiro, baseou-se nos seguintes argumentos:• A disponibilidade de grandes painéis, sem

qualquer tipo de emenda. Neste caso utili-zou-se painéis de 18m de largura por 60mde comprimento.

• A geomembrana de PVC é altamente fle-xível, retendo suas propriedades ao longode grandes variações de temperaturas epermitindo ao revestimento conformar-seao subleito, mesmo em situaçõesoperacionais difíceis.

• A geomembrana é facilmente emendadano local com o uso de cola química, pos-suindo, adicionalmente, excelente resistên-cia à abrasão, punção e ao rasgo, funda-mental para o desenvolvimento deste ser-viço.

• Geomembranas de PVC têm sido recomen-dadas desde a década de 50, pelo Burec.

Apenas uma emenda foi projetada para serfeita, longitudinalmente, ao longo do eixo docanal e sob a água. O adesivo especificadopara uso subaquático foi o tradicional usadona recuperação de piscinas plásticas, previa-mente testado nos laboratórios do Burec.O trabalho de execução dos revestimentos,após a dragagem, foi esquematizado da se-guinte forma, utilizando-se a pavimentadoraa uma velocidade (incrível) de 800m por dia:• Lançamento de metade do sistema

geomembrana/geotextil, previamente ade-rido na fábrica.

O canal com a draga e a pavimentadora.


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• Retorno da pavimentadora com instala-ção da outra metade do sistema imper-meabilizante. Emenda química.

• Concretagem submersa de toda a seçãodo canal, utilizando-se aditivo subaquá-tico antidesagregante.

Geomembranas em Barragens

O U.S. Corps of Engineers americano ope-ra e mantém um sem número de estruturashidráulicas, especialmente barragens de gra-vidade feitas com concreto massa, de enro-camento com paramento de concreto, deconcreto compactado a rolo, além de eclu-sas, totalizando cerca de 600 estruturas, emsua maioria com mais de 50 anos. Muitas

Instalação da geomembrana/geotextil na barragem de Pracana.

Face de motante da barragem Nero antes da recu-peração.

A mesma barragem durante a recuperação.

o que, com os sintomas já relacionados mo-tivou o uso da aplicação de geomembranasna face de montante destas barragens comosolução para tantos problemas. O uso de ge-omembranas, particularmente as de PVC sãoutilizadas, tanto nos EUA como na Europa,no tratamento de diques, barragens de enro-camento ou de gravidade com concreto, po-sicionadas tanto na face de montante comono eixo do maciço (no caso de barragens no-vas). A geomembrana com + 2,5mm de es-pessura é previamente aderida a um geotex-til com + 1,5mm de espessura, geralmenteum não tecido à base de poliéster, com o usode aquecimento durante o processo de ex-trusão, funcionando como um dreno paraevacuar qualquer presença d’água entre a ge-

omembrana e o con-creto.O conjunto é fabrica-do em larguras vari-adas, mas semprecom o comprimentoadequado à altura dabarragem, de modo aevitar emendas hori-zontais. Original-mente posicionada einstalada com o usode pinos ou adesivos,passou agora a ser fi-xada através de per-fis em “U”, de açoinóx, ancorados pre-viamente ao concre-to da estrutura, demodo a formar umaancoragem uniformee contínua, permitin-do, inclusive, o pré-esticamento da geo-membrana, de modoa evitar o problemade cedência ou for-mação de rugas noconjunto, provoca-dos pelo seu peso.Como regra, evita-seinstalar os perfis per-

to das juntas verticais da barragem, a fimde permitir o acondicionamento elástico dageomembrana à movimentação da estrutu-ra. Toda a água coletada, através da geo-membrana, é transportada à pressão atmos-férica, ao longo dos perfis, até a região in-ferior da barragem onde é ligada a tubos dedrenagem. Em algumas barragens é comumutilizar georede de PEAD com 4mm de es-pessura e malha em forma de losango atrás

da geomembrana, de modo a aumentar a ca-pacidade de drenagem do sistema. O perí-metro da geomembrana, na crista da barra-gem, é fixado contra a introdução d’água,prensando-se o sistema de encontro ao con-creto com um perfil de aço inóx (barra cha-ta) e elastômero. O perímetro inferior e la-terais são feitos com perfil em forma de “U”(ver figuras). Utiliza-se freqüentemente ge-omembranas de PVC e de PEMBD. A uti-

destas estruturas já apresentam históricosde sintomas graves de deterioração do con-creto como trincas, corrosão e desplacamen-tos motivados por mudanças de volume sig-nificativamente sérias, gradientes térmicos,reação álcali-agregado além de recalquesdiferenciais em suas fundações. Um dosproblemas maiores e constantes é o trata-mento de infiltrações que ocorrem, sejamatravés do concreto ou do maciço (de terra)

1 - Adesivo2 - Barra de aço inóx com rosca3 - Perfil de ancoragem4 - Georrede5 - Chumbador6 - Parafuso de cabeça chata7 - Perfil de tracionamento8 - Geocompósito9 - Geomembrana

Esquema do sistema de fixação vertical com drena-gem.

continua na pág. 12.RECUPERAR • Março / Abril 200110

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A geomembrana de poliéster XR-3 tem como base afibra de Dracon, de extrema flexibilidade e durabili-dade (A). Primer específico satura a fibra na segun-da estapa de fabricação da geomembrana (B). Umrevestimento de altíssima performance faz o acaba-mento final em ambos os lados (C e D).

(A)

(B)

(C)(D)

As Geomembranas de Poliéster XR-3 são projetadas parasituações onde se exige alta performance como embarragens, bacias de resíduos industriais ousimplesmente contenção de água em canais.

Sem similar entre todos os tipos de geomembranas, os sistemasXR-3 oferecem durabilidade e flexibilidade, resistindo a qualquerdesafio e com benefícios que extrapolam qualquer exigência.As geomembranas XR-3, armadas ou não, com fibra de Dracon,oferecem ainda:� Resistência incomparável à radiação UV e a ambientes hostis.

Durabilidade total.� Estabilidade dimensional que garante impermeabilidade aos

efeitos de variação da temperatura.� Altíssima resistência a contaminantes existentes em lagoas de

resíduos tóxicos.� A região das emendas torna-se mais resistente que o próprio

corpo da geomembrana.� Os sistemas XR-3, em grandes painéis, simplificam os trabalhos

de emendas.

Fax consulta nº 02

Exija alta performance

Você é daqueles que compramGeomembranas apenas baseado no preço?

Grande parte das geomembranas nãoaguentam a ação de contaminantesexistentes em lagoas de resíduos tóxicos oua própria ação do tempo. E aí?


Esquema de fixação e impermeabilização da geomembrana no perímetro inferior e superior da barragem.

Para ter mais informaçõessobre Geomembranas.

Click aqui:http://www.recuperar.com.br

Fax consulta nº 06

A aplicação de geomembrana de PVC/geotextil na recuperação de uma barragem de terra.

lização de geomembranas de poliéster ébastante indicada.

REFERÊNCIAS

• Carlos Carvalho Rocha é engenheiro civil,especialista em serviços de recuperação.

• Monari, F. and Scuero, A.M. “Ageing ofconcrete dams: the use of geocomposites forrepair and future protection”.

• Cazzuffi, D. “The use of geomembrane initalian dams”, water power and damconstruction.

• Riold. Watertight geomembranes for dams -state of art, international comission on largedams.

• Rebant, Daniel B., “Underwater Lining of Ca-nal Promises Huge Savings in both Water andMoney”, Geotechnical Fabrics Report.

• Solicitation/Specifications, “Coachella CanalInplace Lining Prototype”, Bureau ofReclamation, Lower Colorado Region, P.O.Box 427, Boulder City, NV.

• Morrison, W.R. and Starbuck, J.G.,“Performance of Plastic Canal Linings” Report#REC-ERC, Bureau of Reclamation, Denver,Colorado.

• Morris, W.R. and Swihart, J.J., “Bureau ofReclamation Experiences with PVC Seams”,The Seaming of Geosynthetics, GeosyntheticsResearch Institute, Philadelphia.

1 - Adesivo2 - Barra de aço inóx com rosca3 - Massa epóxica4 - Geomembrana5 - Tira de borracha de neoprene6 - Arruela de pressão em aço inóx7 - Porca em aço inóx8 - Perfil de aço inóx9 - Sistema geomembrana/geotextil10 - Georrede A11 - Georrede B

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Carlos Alberto Monge

Para assegurar uma perfeita colagem do reforço é necessário especificar eexecutar corretamente a superfície do concreto.

Preparando superfícies para reforçoestrutural com fibra de carbono eKevlar

Nesta época de novas tecnologias que in-corporam reforços estruturais com sistemasfibra/matriz epóxica, torna-se necessário en-tender profundamente como preparar a su-perfície do concreto, primeira etapa do pro-cesso do reforço. Dever-se-á considerar quenem sempre poderemos ter uma superfície100% seca ou estável o suficiente para ga-rantir uma perfeita aderência entre o con-creto da peça estrutural e a matriz poliméri-ca utilizada como adesivo incorporador.Logo, sem uma perfeita preparação da su-perfície, todos os outros itens como a mis-tura do polímero, saturação das superfíciesconcreto/fibra e colagem perdem o valor.

Superfície seca

O concreto é um falso sólido e absorve tan-ta umidade quanto o ambiente lhe oferece.Logo, é interessante para áreas como as exis-tentes, por exemplo, na região inferior delajes ou tabuleiros de pontes, verificar o teorde umidade, pois poderá comprometer aadesão com o sistema primer/estruturante.Para determinar se a umidade é prejudicial,antes da aplicação do reforço, basta encos-tar e aderir pelas extremidades uma pelícu-la plástica transparente de polietileno, quese compra em qualquer papelaria , com1,20m x 1,20m. Utiliza-se fita crepe largacom 5cm para aderir o plástico transparen-te. Se, após 24 horas, houver umidade sufi-ciente coletada sob o plástico, provavelmen-te haverá comprometimento com a colagem.Este procedimento é padronizado através daASTM D4263. Era utilizado freqüentemen-te em pisos de concreto, agora está sendosubstituído pelo método do cloreto de cál-

Métodos de Recuperação

A superfície do concreto ideal para se proceder o trabalho de reforço. Note que não há nata superficial.continua na pág. 16.


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cio (ASTM F 186998). Medidores portá-teis de umidade também são uma boa op-ção. Este cuidado deixa de existir À medi-da que utiliza-se primers epóxicos insensí-veis à umidade ou mesmo à água.

A uniformidade da superfície

Há uma tolerância para o grau e tamanhodos defeitos superficiais encontrados nasuperfície da peça estrutural, considerando-se a aplicação do reforço estrutural com-posto pelo sistema polimérico fibra/matrizepóxica. Protuberâncias e saliências maio-res do que 3mm devem ser corrigidas coma utilização de meios mecânicos. Pequenose grandes buracos deverão ser corrigidoscom primer e massa epóxica. A presençade corrosão precisa ser neutralizada comproteção catódica, utilizando-se corrente

bem superiores ao concreto. Com isto emmente, podemos passar para a etapa seguinteque é como preparar a superfície da peça deconcreto, expondo sua real superfície.

Meios mecânicos

Existem diversos tipos de equipamentosmecânicos próprios para remover aquelestrês milímetros (em média) de material friá-vel sobre o qual nada adere, expondo umasuperfície dura, uniforme e com vazios su-perfíciais abertos, evidenciando um perfilsatisfatório à adesão do sistema polimérico.

• Lixamento eletromecânicoUtilizam-se lixadeiras convencionais comlixas e discos de carbureto de silício, adap-tando-se o dispositivo papa-poeira para nãoproduzir pó. É um tratamento demoradobem característico para pequenas áreas aserem reforçadas. Com imperfeições ousaliências da ordem de 1,5mm.

galvânica ou impressa (veja RECUPERARnº 37). Trincas e fissuras deverão ser mo-nolitizadas com injeção, usando-se epóxi debaixa viscosidade, de preferência com me-nos de 100cps ou resinas de baixíssima vis-cosidade, como o metacrilato (20cps),vertendo-se o produto (veja especificaçãodo produto).

Técnicas de preparação

Freqüentemente vemos especificações exi-girem superfície limpa, isentas de contami-nação ou sugidades, mas esquecendo aque-la película friável caracterizada pela natade cimento que existe na superfície de todoconcreto e que é extremamente perniciosaà adesão entre concreto antigo e novo. Ima-gine agora a aderência de adesivos polimé-ricos, materiais com características físicas

LIXADEIRA

• Hidrojateamento de areiaÉ feito com o hidrojateamento convencio-nal, naturalmente com pressões superioresa 25MPa e utilização de areia própria parajateamento, geralmente de tamanho médio.

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O Metacrilato é um adesivo que também pode serusado em trincas que surgem em vigas e pilares,apenas vertendo-se o produto, evitando os serviçosde injeção.

À medida que executa-se o desbaste na superfície,retirando-se películas e sugidades indesejáveis, écomum a surgência de pequenas cavidades quedevem ser preenchidas com masa epóxica (após oprimer).

Fax consulta nº 07 Fax consulta nº 08



• Ferramentas de impactoPreparam a superfície através do impactode agulhas ou de ferramentas mais pesadas.Geralmente usado em serviços bem peque-nos. É preciso tomar cuidado com estas fer-ramentas já que podem criar micro fraturasno substrato, afetando a adesão final.

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A resistência da superfície do concreto

Normalmente podemos afirmar que o concreto apresenta uma superfície suficientemente fra-ca, incapaz de suportar um sistema polimérico, tracionando-a. Logo, esta resistência superfi-cial é extremamente importante para o sucesso da adesão do futuro reforço estrutural feitocom colagem ou mesmo de uma pintura realizada com sistemas poliméricos nobres comoepóxi, estervinílico, etc. A resistência do concreto na e próximo à superfície pode ser avaliadacom o teste padrão de arrancamento (pull-out), serrando-se o concreto com uma serra copo,semelhante as das extratoras de corpos de prova, tendo 50mm de diâmetro e profundidade de25mm. A seguir cola-se uma pequena moeda de aço neste cilindro de concreto e, após acompleta cura do adesivo, a moeda de aço é fixada ao aparelho que fará o teste de arranca-mento. A força exercida para descolar a moeda ou o cilindro de concreto é medido no manô-metro do aparelho. Poder-se-á também seguir os procedimentos da norma ASTM D4541. Paraepóxis e estervinílicos, as exigências de resistência superficial requerem um mínimo de 1,4MPa.

A frezagem manual é uma excelente ferramenta de preparação de superfícies. Este sistema aplica discos de corte rotativos que desbastam a superfície, deixando-a limpa,texturada e lisa. Possui diversos tipos de discos. Sua produção varia de 35 a 150m 2 por hora, removendo-se até 5mm de espessura de concreto com estrutural.

FERRAMENTASDE IMPACTO

• FresagemLiteralmente cortam a superfície, a profun-didades variáveis, utilizando ora pequenosdiscos que trabalham verticalmente, orarolos com pontas de metal duro.

FRESA

• EscovagemPoder-se-á usar escovas de aço manual oueletromecânica. Esta metodologia é utiliza-da em áreas bem pequenas. Dever-se-á fa-zer o controle do pó.

Químico

A preparação química da superfície atendemais ao quesito limpeza. No entanto, já hádescascantes ou removedores alcalinos que

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Fax consulta nº 09



têm a propriedade de “puxar” todo e qual-quer filme seja ele orgânico (epóxis acríli-cos e outros) ou inorgânico (revestimentoscimentícios). Dever-se-á evitar qualquer tipode ataque químico com ácidos, particular-mente o clorídrico (muriático), pois conta-mina o concreto de forma irreversível.

avelmente, exigem que a superfície este-ja limpa, firme e sã. Na verdade, não sãonada específicos, pois não exigem ummínimo de resistência à tração ou ao ci-zalhamento e, efetivamente, obras dife-rem umas das outras. As conseqüênciassão as mais tristes possíveis, já que o con-tratado, na falta de uma especificação sen-sível ao objetivo, irá “preparar” a super-fície aplicando um lixamento, diríamosbem “light”, com formação de poeira etudo mais. Efetivamente não se preparoua superfície, embora o contratado tenhaseguido a especificação da obra e todasas demais pessoas ligadas ao serviço te-nham essa ilusão.

�Tintas à base de silicato. Vocênunca viu coisa igual�

Não perca

nº 41

Fazendo com fé

O objetivo é atender a especificação daobra mas, freqüentemente, aparece “...de-ver-se-á preparar as superfícies de acordocom a recomendação do fabricante do ade-sivo...”, o que é muito vago, pois, invari-

Este tipo de freza, chamada TVS trabalha com rolo rotativo tendo pontas de metal duro. É uma das mais usadasem serviços de preparação de superf ícies de concreto com vistas a utilização de reforço com fibra/epóxi. Orolo com pontas de metal duro é descartável. Esta freza é alimentada com motor elétrico ou pneumático.

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Fax consulta nº 389 Fax consulta nº 10



O que afeta a aderência

A adesão de um sistema fibra/epóxi a uma superfície de uma peça de concreto armado depende de uma variedade de propriedades destasuperfície e do próprio revestimento. Para a superfície do concreto podemos adiantar que suas propriedades incluem a resistência da superfícieà tração, seu perfil, porosidade, pH e tensão superficial. As propriedades relevantes do revestimento ou propriamente da matriz aglomeranteincluem viscosidade, tensão superficial, cura, retração e a capacidade de aderir e curar num ambiente alcalino, aerado e úmido como a superfíciedo concreto (novo). Qualquer contaminação na superfície afetará estes fatores e, conseqüentemente, a adesão do reforço. Diversas ediçõesanteriores da RECUPERAR explicam a natureza da adesão dos revestimentos em superfícies de concreto e metálicas, evidenciando conceitos deenergia superficial, ligação primária, ligação (Van der Waals e hidrogênio) secundária, adesão mecânica e penetração. Em última análise, pode-se aceitar que, para o “casamento” do aglomerante epóxico com a superfície do concreto, o modo de adesão é predominantemente mecânico, oqual exige penetração e absorção da matriz líquida para dentro dos poros da superfície e para o interior das cavidades do substrato do concretopor sua ação capilar. Desta forma, para assegurar a adesão mecânica da matriz epóxica, torna-se importante checar a existência e a remoção decontaminantes expondo a verdadeira superfície. Um outro aspecto relevante, que deve ser considerado em serviços de colagem estrutural, é queo trabalho contínuo na interface de colagem do adesivo polimérico pode ser fadigado, lesionado ou comprometido, de forma crescente, pelaspressões hidráulicas existentes no interior do concreto, devido as características físicas da obra e o ambiente circundante. Em detalhes, não sepode esquecer que, mesmo quando se promove uma boa preparação e limpeza na “superfície” do concreto, removendo contaminantes porventu-ra existentes, poder-se-á ter, através de sua rede de poros e cavidades, uma futura migração de contaminantes residuais com conseqüenteacúmulo na interface de colagem, sob a matriz, podendo aí enfraquecer a ligação mecânica entre o epóxi e o concreto. A proteção das superfíciesexpostas adjacentes ao reforço, portanto, deve ser feita utilizando-se hidrofugantes do tipo silano ou siloxano, ou mesmo com barreiras à base deepóxi, acrílicos, poliuretanos, etc.

Especificando a superfíciecorreta

O principal objetivo de uma especificaçãoé estabelecer a melhor condição possívelpara a superfície que vai receber o refor-ço. Esta determinação é usualmente dita-da ou imposta pelo sistema epóxico a seraderido à superfície do concreto, a quali-dade do concreto e, principalmente, pelasexigências físicas de tração e cizalhamen-to na interface de colagem e químicas quepossam inibir a adesão do sistema polimé-rico. Desta forma, exigir-se-á, após a pre-paração da superfície, a verificação físicada estabilidade superficial com um testede adesão, de modo a caracterizá-la, co-lando-se uma pequena chapa de aço na su-

Para ter mais informaçõessobre

Preparação de Superfícies.


Fax consulta nº 11

REFERÊNCIAS

• Carlos Alberto Monge é engenheiro civil.• ACI Committee 503 “Standard specification for

repairing concrete with epoxy”.• Standard Tolerances for Concrete Construction

and Materials ACI 117-81.• State of the Art Report on Fiber Reinforced

Plastic Reinforcement for Concrete Structures.ACI Committee 440.

• Journal of Composites for Construction.

perfície do concreto e arrancando-a portração direta (ASTM D 4541 e ACI 503R).O grau de preparação da superfície é con-siderado aceitável se a rutura ocorrer nosubstrato e também com tensões que ex-cedam um padrão mínimo típico de 14kgf/cm2 ou 1,4MPa. Caso não se encontre asituação padrão acima especificada, dever-se-á objetivar uma melhor preparação paraa superfície do concreto. O teste de conta-minação química da superfície, após a pre-paração, é feito aspergindo um poucod’água. Se a superfície estiver limpa a águairá molhar e escurecê-la, sendo absorvida.Caso contrário, irá formar gotas evidenci-ando elevado ângulo de contato, devido acontaminação por óleo ou material simi-lar.

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Fax consulta nº 60



Joaquim Rodrigues

Detectando a corrosão no concretoarmado e protendido (IV)Dicas super práticas de como detectar corrosão, fazendo omapeamento dos potenciais com a semi-pilha.

Esta é a quarta de seis matérias que objeti-vam esclarecer a existência de corrosão emestruturas de concreto armado e protendi-do, além de dar meios para sua obtenção.Os gradientes de potenciais encontradosindicam a direção das correntes de corro-são que, por sua vez, estabelecem áreascomprometidas onde as correntes conse-guem abandonar as armaduras e adentra-rem no concreto, exatamente onde os po-tenciais apresentam-se mais negativos. Ainterpretação das leituras obtidas deverálevar em consideração a peça estruturalcomo um todo, identificando-se as áreasnegativas circundadas por áreas mais posi-tivas. Dever-se-á considerar que a maioriadas estruturas de concreto armado, compos-tas por vigas, pilares e lajes apresentam pelomenos 2 camadas de armaduras. Logo, tor-na-se necessário obter o mapeamento dospotenciais de corrosão por todos os ladosdisponíveis, de modo a se interpretar corre-tamente o estado das peças. A partir do ladoem que se está investigando os potenciaiscom o uso da semi-pilha, a existência decamadas de armaduras mais distantes pra-ticamente não influi nos valores obtidos, anão ser que existam mudanças significati-vas na resistividade elétrica do concreto, oque é comum junto às bases de pilares. Aregião das juntas de dilatação de tabulei-ros de pontes e viadutos sobre vigas tra-vessas, por exemplo, é um caso de impos-sível acesso. Para casos como estes, de-ver-se-á obter mapas de corrosão em tor-no daquela área, de modo a conferir se cor-rentes de corrosão estão partindo de lá. Casose confirme, dever-se-á concentrar um mai-or número de outras análises como resisti-

Corrosão

Repare que neste pilar foi necessário fazer um leve apicoamento na região de instalação do eletrodo dasemi-pilha, já que havia um revestimento epóxico.

Só existe uma maneira de interromper aREATIVIDADE ÁLCALI-SÍLICA...

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LITHIUM FÓRMULAFax consulta nº 364

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vidade, PH, contaminação do concreto, etc.Como foi descrito na primeira matéria des-ta série, editada a partir da RECUPERARnº 37, é possível definir, a partir dos gradi-entes dos potenciais encontrados e da re-sistividade, naturalmente considerando-seo recobrimento existente e as dimensões dapeça, a taxa de corrosão expressa em perdade peso. Com o mapeamento da resistivi-dade obteremos medidas da condutividadedo concreto e, juntamente com o mapea-mento da camada de recobrimento com odetector de armaduras, teremos importan-tes parâmetros para obter a taxa de reduçãoda seção de aço das armaduras. Contudo,torna-se necessário conhecer um pouco doconcreto, isto é, a quantidade de hidróxidoacessível. Como se sabe, o concreto possuialta alcanidade graças, principalmente, àpresença de Ca(OH)

2 liberado das reações

de hidratação do cimento. É interessanteobservar que, à medida que o concreto des-protegido fica submetido à ação das águas,de produtos químicos, ou mesmo pela in-trodução do CO

2 da atmosfera, ocorrerá

uma lixiviação neutralizando esta alcali-nidade. Portanto, quanto maior a quanti-dade de hidróxidos próximo à superfícieque pode ser conduzido às regiões de cor-rosão (os anodos) nas armaduras mais de-vagar a corrosão irá se espalhar, em ter-mos de área. Logo, para uma determinadaregião, quanto mais rápido “escoar” esteshidróxidos mais rápido ocorrerá a reduçãoda seção das barras.Como regra geral poderemos ter duas situ-ações:• em um concreto genericamente com pH

entre 12 e 14, circundado por um ambi-

ente tipicamente úmido como o nosso, omecanismo inicial de corrosão mais pro-vável será por pites (corrosão localizada).

• em concretos que estejam com suas su-perfícies desprotegidas, em contato comlíquidos agressivos ou mesmo sujeitos àação da maresia e da chuva, a corrosãoirá se desenvolver rapidamente e de for-ma uniforme.

A corrosão por pites desenvolve-se semqualquer indício visual à superfície do con-creto, o que é ruim, estruturamente falan-do, porque provoca a diminuição ou o sec-cionamento da seção das barras da arma-dura. Em concretos aparentes sem qualquerrevestimento protetor, como nas indústriasquímicas, em estações de tratamento deágua e esgotos e as expostas à ação corrosi-va da maresia, particularmente nas juntasfrias ou de construção, para não citar as jun-tas de dilatação de nossas pontes e viadutosque sempre apresentam vazamentos, cos-tuma haver presença de corrosão mais acen-tuada e uniforme, induzindo a um possívelinício de ruína estrutural.De um modo geral, poderemos ter um iní-cio de processo de corrosão por pites e, àmedida que a alcalinidade do concreto, nes-ta área, é neutralizada pelos ácidos geradosdurante esta ação ou evolução, tornando-secarbonatado, ocorrerá a uniformização dacorrosão com o conseqüente desplacamen-to da camada de recobrimento. Nesta fase,poder-se-á ter a redução de seção das bar-ras em cerca de um décimo de milímetropara espessuras da camada de recobrimen-to em torno de duas vezes o diâmetro dasarmaduras. A variedade dos mecanismos decorrosão listados acima indica que a taxa

de corrosão não é, por si só, suficiente parajulgar o tipo de corrosão que esteja ocor-rendo em uma estrutura.

Descrição do estadode corrosão

Desde já, torna-se evidente que não é pos-sível, apenas com os potenciais, fazer umaavaliação 100% precisa do estado de cor-rosão. A norma ASTM C 876-91 fornece opadrão para a análise dos dados obtidos.

• Boa – armaduras totalmente protegidas(ausência de corrosão). Potenciaismais positivos do que – 200 mv,com a semi-pilha de ESC, dão pro-babilidade maior do que 90% deque não há corrosão.

• Corrosão iniciada – Há indícios de corro-são e danos inaceitá-veis poderão ocorrera curto ou médio pra-zo. Potenciais vari-ando de –200 a–350mV com ESC.A atividade de corro-são é incerta.

• Inaceitável – Grande parte da armaduraapresenta corrosão ativa. Seos potenciais forem maisnegativos do que –300mV,com ESC, existirão chancesmaiores do que 90% de quehá corrosão.

Diante das diretrizes da ASTM de 1991,poder-se-á acrescentar novos parâmetros,

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RECUPERAR • Março / Abril 200124 RECUPERAR • Março / Abril 200124

como os apresentados na figura abaixo que,certamente, fortalecerão os valores dos po-tenciais obtidos, objetivando melhor os ris-cos da presença de corrosão nas armadurasdo concreto.Alguns autores consideram que os potenciaisda ASTM podem ser corrigidos para “NOR-MAL” – no caso de estruturas expostas à at-mosfera e com alta disponibilidade de oxi-gênio – de acordo com a figura abaixo.

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am associados a cores respectivas confor-me quadro abaixo:

Esta correção importa em somar + 80mVonde o concreto tem baixa condutividade epouca camada de recobrimento. Quando oconcreto apresentar uma camada de reco-brimento correta, de acordo com as normasexistentes (inclusive a norma brasileira), euma condutividade alta, dever-se-á fazer umajuste de –50mV. Desta forma, as três cate-gorias do estado de corrosão da ASTM pas-sariam para cinco grupos, os quais estari-

Considerações para definir os potenciais limites doestado de corrosão.

Com isto, poder-se-á obter mapeamentosmais precisos do estado de corrosão, evi-denciando-se o gradiente de potenciais en-tre as áreas anódicas e catódicas, fator ex-tremamente importante relacionado à pro-babilidade e à forma da corrosão. A área dogradiente é usado intensamente para defi-nir a probabilidade da ocorrência de corro-são, naturalmente levando-se em conside-ração as sugestões apresentadas acima, prin-

Estado CorBom VerdeÁrea transparente Azul claroCorrosão inciada Azul ou pretoÁrea transparente VermelhoInaceitável Amarelo ou magenta

Cores usadas para definirestados de corrosão

cipalmente quando se usa programas depotenciais computadorizados.

Apresentando os resultados

Existem diversas técnicas para apresen-tar os potenciais obtidos de uma estrutu-ra de concreto armado ou protendido. In-discutivelmente, a melhor maneira deapresentar e interpretar o estado de cor-rosão é usando gráficos coloridos. Noentanto, poder-se-á simplesmente apre-sentar a tabela com os valores obtidos, ouo diagrama de freqüência acumulada (RE-CUPERAR nº 6), ou mesmo o mapa decontorno dos equipotenciais com as áre-as coloridas. A tabela apresentada abaixocom os potenciais da semi-pilha eviden-cia, em negrito, valores importantes eapresenta benefícios mas não mostra par-ticularidades intrínsecas aos dados obti-dos da estrutura. Por exemplo, o ponto daárea anódica x5, y3 não estádestacado,embora, provavelmente, hajacorrosão nesta área.

Tabela de potenciais da semi-pilha para demonstraçãoda possibilidade de corrosão

Potenciais da semi-pilha (mV com ESC): x e y definem os locaisy1 y2 y3 y4 y5 y6 y7

x7 -180 -186 -190 -198 -200 -221 -234x6 -194 -198 -194 -203 -220 -251 -242x5 -214 -206 -301 -203 -215 -231 -223x4 -238 -221 -226 -215 -219 -226 -217x3 -305 -280 -234 -219 -231 -222 -216x2 -408 -433 -332 -241 -241 -229 -206x1 -502 -406 -357 -272 -251 -212 -198

RECUPERAR • Março / Abril 2001 25RECUPERAR • Março / Abril 2001 25

Os dados também podem ser apresentados na forma de diagrama de freqüências acumula-das, como sugere a ASTM C876-91 e, evidentemente, fica menos claro que a tabela acimaapresentada. Além disso não evidencia indicação das áreas afetadas, apenas uma estima-tiva grosseira das regiões relativas às três categorias apresentadas pela ASTM.

Dados da semi-pilha evidenciando a média das leitura obtidas e suas proporções, através do diagrama defreqüência acumulada.

A construção do mapa de contorno equipotencial requer, normalmente, o uso de um progra-ma de computador. Algumas versões entram com os dados após a obtenção dos potenciaiscom semi-pilhas digitais comuns, como o CPV-4. Outras usam “loggers” de dados automa-tizados para, inicialmente, levantar os valores dos potenciais que são então, com as ordena-das, inseridos diretamente no programa. Torna-se bastante interessante e comum obter-se,de forma conjunta, a resistividade (ou condutividade) e os potenciais com equipamentosseparados. Quando se usa o mapa de contorno equipotencial colorido, torna-se vantajosodar cores às regiões contornadas, de modo a dar mais contraste e facilitar a interpretaçãodo levantamento. Repare a diferença no mapa de contorno equipotencial em preto e bran-co abaixo e veja como é difícil interpretar a situação de corrosão existente.

Mapa de contorno equipotencial em branco e preto. Evidentemente nada se vê à primeira vista.

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Favorável Menos perigosa Mais perigosa

Taxa de corrosão: baixa alta

Exemplo de mapa de equipotenciais em três situações. Os códigos de cores foram mudados para tentar daruma visão das prováveis situações de corrosão existentes.

Agora, repare que se dermos cores às regiões delimitadas, de acordo com os potenciaisexistentes e, mais ainda, se variarmos os limites dos potenciais e as cores, de acordo comestas três situações apresentadas, o quadro será outro:a – Um mapa com uma seleção de cores que evidencia condição mais favorável.b – Um mapa com uma seleção de cores que evidencia condição mais perigosa.c – Um mapa com uma seleção de cores que evidencia condição menos perigosas.Os mapas a, b e c podem ser apresentados em apenas uma folha de papel. No exemplo dasfiguras abaixo, não existente diferença substancial entre os três mapas, isto é, a variaçãodos limites dos potenciais impostos e o jogo de cores aplicado foi pequena. Para estasituação, é desaconselhável perder tempo para definir o melhor código de cores.

Potenciais obtidos (mV com ESC)

O Silano 120 é um alquilo trialcoxilato, à base de solvente, que penetraprofundamente em paredes e pisos, promovendo uma reação com a umidade e aalcalinidade do substrato, formando uma camada água-repelente interna,bastante durável. Esta camada água-repelente interna impede a penetração desais, água e contaminantes sem, no entanto, criar problemas à transmissão devapor através do concreto ou pisos. Recomendado para aplicação em emboços,paredes e pisos de concreto.


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Para ter mais informações sobreCorrosão,

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Fax consulta nº 12

Potenciais obtidos (mV com ESC)

Lado B do pilar (570) Lado B do pilar (360) Lado B do pilar (780)

Taxa de corrosão: baixa alta

Mapa dos potenciais da semi-pilha de um lado de pilar aparentemente seco.

REFERÊNCIAS

• Joaquim Rodrigues é engenheiro civil, membro de diversos institutos nos EUA, em assuntos depatologia da construção. É editor e diretor da RECUPERAR, além de consultor técnico de diversasempresas.

• Guide to half cell mapping. Paul Chess e Frits Gronvold.• ASTM C 876-91. “Método padrão para tomar e intermpretar potenciais com a semi-pilha”.• Location of Corroding Reinforcement by Electrochemical Potencial Surveys. Rilem.

Veja, no entanto, que, se apli-carmos o mesmo racioncínioestabelecido nas figuras ante-riores para um pilar sujeito aum grande período de estia-gem, os mapas mostram umjogo de cores que definemuma situação bastante perigo-sa. Repare que é interessantelevantar mais dados para de-finir o código de cores, mes-mo porque, em cada uma dasilustrações, existe uma trincavertical causada por corrosãojunto à quina deste pilar (vejaas letras “C”).

O mapa central parece mostrar isto de forma mais intensa e, naturalmente, deve ser oescolhido. Após esta comparação, a seleção de cores mais adequada deverá ser apresenta-da juntamente com as coordenadas tomadas.


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plástico com oreagente. A

sonda informaráo teor de

contaminaçãopor cloretos.

Extrai-se o pó doconcreto avárias profundi-dades...

A trinca na quina do pilar, além de pontos localizados visíveis, sugereum perigoso quadro de corrosão. O uso de cores no mapeamento dospotenciais é fundamental para a compreensão da origem do processo.


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Reforço rápido e com resposta imediata na estrutura promete acabarcom os colapsos em torres industriais.

Uma das torres de resfriamento, em con-creto armado, de uma usina geradora de ele-tricidade em Retford, Ingaterra, foi recen-temente reforçada com o sistema fibra/epo-xy, utilizando-se a fibra de Kevlar. Duastorres, com 118m de altura e 46m de diâ-metro interno, tem um perfil hiperbólico,com espessuras de parede de apenas12,5cm. Esta mesma usina gera eletricida-de pela queima do carvão.

Histórico

Nos últimos quarenta anos muitas torres deindústrias entraram em colapso, basicamen-te pelo subdimensionamento utilizado emrelação à carga de vento existente, o quefez com que, em todo o mundo, se promo-vesse uma revisão no modo de calculá-la.Subsequentemente a estes trágicos aconte-cimentos e com novas diretrizes de dimen-sionamento, promoveram-se centenas deserviços de reforço estrutural, particularmen-te na Europa e EUA. A sistemática de refor-ço de cinqüenta anos para cá foi essencial-mente à base de concreto projetado, proce-dendo-se o reforço na região externa do ter-ço superior das torres, com espessuras quevariavam de 7 a 10 cm. Como conseqüên-cia, em razão do aumento da sobrecarga emquase 50%, também houve serviços de re-forço em suas fundações. Esta mesma torrefoi reforçada, na metade dos anos 70, utili-zando esta técnica.

O estado atual da torre

Uma série de trincas e fissuras deixaraminquietos os engenheiros da usina, o que fez

Carlos Alberto Monge

Kevlar em torres de resfriamento

Métodos de Recuperação

continua na pág. 30.A usina com suas torres.



com que se contratasse uma empresa de cálculo especializada empatologia da construção, para a análise do estado da torre por umperíodo que variou de seis a doze meses.Com um programa especialmente desenvolvido para grandes tor-res de resfriamento e utilizando-se dois teodolitos e um laser, ini-ciaram-se os trabalhos de levantamento, sempre à noite, de modo ase detectar os contornos da torre através de suas laterais. Os doisângulos deram as coordenadas das superfícies, sempre tomadas aintervalos de um metro e, especificamente onde havia ou se cons-tatavam irregularidades. Desta forma, foram mapeadas todas astrincas e fissuras e, mais do que isso, evidenciavam-se depressõesao longo de sua seção, indicando um início de curvatura ou tomba-mento, particularmente devido à carga de vento. Com a introduçãodas coordenadas no programa, constatou-se que a situação era ex-tremamente crítica. As trincas aumentavam em extensão e em aber-tura. Quase todas concentradas em torno das depressões existentesao longo de sua curvatura. A situação externa quase passava des-percebida em razão da camada de concreto projetado existente,fazendo com que a distribuição das trincas se manifestasse foradas áreas sintomáticas. O programa utilizado, chamado ANSYS,permitiu construir um modelo numérico da forma da torre em esta-do de deformação crescente que, juntamente com o monitoramen-to periódico das trincas e fissuras, permitiu diagnosticar um som-brio início de estado de ruína por flexão circunferencial devido àcarga do vento. Como se não bastassem os dados obtidos, a empre-

As cintas ou vigas-anel sendo executadas.

Antiga superfície da camada de concretoprojetado, preparada com freza manual eposterior hidrojateamento.

Raio externo.

Barras ancoradascom epóxi.

Nível do centro dacinta de reforço.

Pingadeira

Largura do reforço com K

evlar.

(área interna)

600mm

20015

015

0

20 200

200

Obs.: Medidas em mm.

VISTA EM CORTE

�Nova geração de endurecedores desuperfície à base de lítio torna antiquada asfórmulas à base de silicato e fluorsilicato.�

Não perca

nº 40


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Vista superior das áreas reforçadas.

sa de cálculo e consultoria em serviços depatologia ainda promoveu uma análise porelementos finitos, linear e não linear, usan-do a forma da torre pesquisada e modelan-do a perda de rigidez particularmente nasáreas afetadas, concluindo pela necessida-de de reforço estrutural.

As primeiras medidas

Inicialmente objetivou-se serviços de inje-ção epóxica, com resinas de viscosidade emtorno da 50cps, de modo a obter-se maiorpenetrabilidade, restabelecendo-se princi-palmente sua resistência à tração. Esta me-

dida por si só já daria alguma estabilidadeà torre. Paralelamente, foram extraídos cor-pos de prova da estrutura, de modo a con-ferir-se a real espessura das paredes, che-cando-se a resistência real à compressão, aaderência entre a camada de concreto pro-jetado e o concreto original, além da densi-

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Situação após 5 anos

dade dos dois materiais. Com os resultadosdo estado do concreto obtidos, somados aosdos programas elaborados, concluiu-se quea estrutura da torre estava em vias de co-lapso e que o único fator que a estava man-tendo em pé era (pasmen) a resistência àtração do concreto, ou o que restou dela.

O reforço

Dois métodos de reforço foram analisadose a primeira opção seria incrementar ain-da mais a “casca” da estrutura com arma-duras e concreto projetado o que, conse-quentemente, induziria mais reforço emsua fundação.A segunda opção de reforço, a escolhida,foi a fixação de anéis de concreto armadona parte externa da torre juntamente comreforço com fibra de kevlar na parte inter-na, fazendo uma espécie de sanduíche coma casca da estrutura. Esta técnica foi sub-metida a testes virtuais para análise dosefeitos em relação à estabilidade da torre,determinando-se paralelamente a melhorlocalização dos anéis, assim como seu nú-mero, dimensões e a área de atuação como sistema kevlar/epoxy. Esta técnica mos-trou atuar diretamente nos sintomas, neu-tralizando o processo progressivo de cur-vatura da torre.Um dos benefícios imediato do sistemade reforço com anéis externos e fibra/epo-xy interno foi o substancial aumento darigidez circunferencial e resistência dadaà torre, particularmente entre os dois anéisexecutados, já que havia um fraco com-portamento circunferencial sob a ação dovento.

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Os detalhes do reforço

É interessante relatar que se fossem instala-dos apenas dois anéis de concreto armadoexternamente, haveria uma concentraçãodemasiada (máxima) de tensões na área deatuação dos anéis, motivado pela rigidez in-trínsica que estas duas peças provocariam soba ação da enorme carga de vento. Um outroefeito possível seria uma espécie de estran-gulamento que os anéis provocariam nos lo-cais de execução, causando trincas e fratu-ras na parte interna da torre. Naturalmente,pelo lado interno, na região de aplicação doreforço deveria de ser feito um reforço tam-bém horizontal com um material leve, de altaresistência à tração e rigidez sem causar mais

danos à seção da casca, de forma a atuarcomo uma “camisa” dissipadora de tensões.Foram ainda aplicados feixes verticais dereforço, de modo a neutralizar qualquer efeitode fissuramento. Optou-se aqui também porusar o sistema de kevlar com epóxy. A pre-paração das superfícies e testes iniciais fo-ram feitos com fresas portáteis, seguidos dacolagem de pequenas amostras do sistemafibra/epoxy para testes de arrancamento.Após um tempo de cura mínimo de três dias,executaram-se os testes que evidenciaram aruína no substrato do concreto, isto é, a re-sistência de adesão era superior à resistênciade tração do concreto.A fundação da torre foi checada através deum programa de análise por elementos fi-

Faixas de Kevlar já fixadas.


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RECUPERAR • Março / Abril 2001 33RECUPERAR • Março / Abril 2001

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Semlimites.Todas as vantagens do sistema de

reforço com fibra e matriz epóxica

não pararam na fibra de carbono.

Agora temos a fibra de KEVLAR, que

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fibra e epóxi. Use fibra de KEVLAR.

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REFERÊNCIAS

• Carlos Alberto Monge é engenheiro civil, es-pecialista em serviços de recuperação.

• ASTM C 876-91. “Método padrão para tomare intermpretar potenciais com a semi-pilha”.

• Location of Corroding Reinforcement byElectrochemical Potencial Surveys. Rilem.

�Conheça a fórmula querevolucionou o conceito deendurecimento de pisos deconcreto.�Próxima Edição

nitos chamado FLAK, revelando-se que osfatores de segurança empregados apresen-tavam-se menores que os códigos de segu-rança atuais.Para evitar qualquer tipo de interferênciacom a estrutura de fundação da torre, obje-tivou-se usar, em torno da base da torre, umgrauteamento químico do solo, utilizando-se baixas pressões, com o sistema permea-ting grouting (PG).

Fax consulta nº 13Para ter mais informações

sobreMétodos de Recuperação.


Plantão técnico

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