intercorr2014 303 corrosão de armadura de estruturas de concreto leve com ar incorporado

Corrosão de armadura de estruturas de concreto leve com ar incorporado

Adriana de Araujo; Zehbour Panossian, Mírian Cruxên B. de Oliveira, David R. das Neves Filho, Alberto D. Siqueira Junior Mestre,

Recentemente no Brasil, o concreto com ar incorporado tem sido usado em paredes estruturais de conjuntos habitacionais

(Projeto Minha Casa Minha Vida)

Uma das maiores Unidades, 18 mil unidades

OBS.: ACI concrete terminology: o aditivo incorporador de ar causa o desenvolvimento de bolhas de ar que melhoram a trabalhabilidade do concreto e aumentam a sua resistência ao congelamento.

Concreto: Nas paredes estruturais dos conjuntos habitacionais, o aditivo é usado para melhorar o conforto acústico e, principalmente, o conforto térmico.

Armadura: tela e treliças de aço-carbono sem revestimento. Atualmente aço-carbono revestido (zincado)

Estocagem a céu aberto

• Atmosfera urbana;

• Edificadas por diferentes construtores (menos de 3 anos).

Exame visual (concreto e armadura) Medida do potencial de corrosão e

resistividade elétrica

Espessura efetiva do concreto de cobrimento

Perfil de penetração de cloretos

Frente de carbonatação

Casas de diferentes conjuntos foram inspecionadas, em

Ensaios realizados durante a inspeção das estruturas das unidades:

Teor de cloretos insignificante

Porosidade

Segregação Variação do concreto de cobrimento

Resumo dos resultados das inspeções:

Frente de carbonatação elevada (Em alguns casos, atingindo a

armadura)

Manchas indicativas de corrosão da armadura (Em

alguns caso com acúmulo de produtos de corrosão)

As manchas estavam presentes em

concreto íntegro e

carbonatado!

Áreas dispersas

Arame

Corrosão de armadura embutida em concreto íntegro: Manchas indicativas de corrosão foram visualizadas em áreas

dispersas da superfície do aço, algumas vezes somente em região de arame de amarração e de sobreposição de barras.

Potencial: Ecorr: mais positivo do que -250 mV e gradiente menor do que 200 mV;

GONZÁLEZ et al. (2004): a baixa umidificação do concreto pode prejudicar a medida da potencial de corrosão. Os resultados dessa medida são mais representativos quando a resistividade do concreto é baixa (<20 kΩ.cm). ASTM C876 (2009): critério foi estabelecido em concreto contaminado com íons cloreto. LIVECON (D3.1) (2003): a avaliação do gradiente de potencial de corrosão é mais adequado para avaliar a corrosão do que o valor absoluto, sendo que gradiente ≥ 200 mV (in 1 m) indica locais de possível processo corrosivo. GONZÁLZ et al. (1979): considerando a equação de Nernst, os valores de potencial de corrosão indicativos de corrosão em concreto com pH reduzido (carbonatação) estão entre -250 mV a -300 mV em vez do valor padronizado -350 mV . ELSENER et al. (1990): a medida de potencial de corrosão na superfície do concreto é na verdade um potencial misto.

Os resultados obtidos não estavam em de acordo com os obtidos na inspeção visual da armadura, em que era clara a

despassivação da armadura. O diâmetro reduzido das barras de armadura embutida em elevada profundidade em concreto que apresentava alta concentração de bolhas de ar foi considerada a

causa de prejuízos às obtenção de leituras representativas

Resistividade: a sua maioria maior do que 50 KΩ·cm

Alta concentração de bolhas de ar, visíveis a olho desarmado

Soylev, T.A.; Francois, R. (2003): a porosidade e a variação da densidade do concreto pode propiciar a corrosão prematura da armadura devido à ausência da proteção física e química da camada de compostos de cimento hidratado. Jingak, N. et al (2005): a corrosão inicia-se, preferencialmente, em vazios presentes a longo da interfase concreto/aço-carbono. Glass, G.K. et al (2000): a ausência de CA(HO2) em vazios de ar incorporado é o fator desencadear de processo de corrosão no local, na presença de íons cloreto. Page, C. L. (1975): locais de maior heterogeneidade na zona de transição concreto/aço-carbono pode influenciar o processo de corrosão na presença de agentes agressivos. Lambert et al (1991): defeitos na interfase quebram a integridade da camada de produtos de cimento hidratado.

Interface concreto/aço

Matriz do concreto

As bolhas de ar prejudicam a formação de filme passivante e limita a presença de compostos alcalinos na superfície do aço.

Isso prejudica a passivação e/ou a manutenção deste

estado, podendo assim um processo corrosivo prematura

ser estabelecido!

Desenho esquemático da corrosão generalizada no aço-carbono exposto ao vazio, tendo-se avanço da frente de carbonatação na região

Desenho esquemático da corrosão no aço-carbono em fresta formada no perímetro do vazio – corrosão por aeração diferencial

O presente estudo teve o objetivo de complementar os resultados em campo:

caracterização do concreto com ar incorporado;

avaliação do comportamento do aço-carbono com e sem revestimento emerso em solução de representativa de poros de concreto com ar incorporado e concreto tradicional.

Determinação da resistência à compressão e MAV e cálculo da concentração e do diâmetro das bolhas de ar incorporadas nos concretos AC1 e AC2 - análise petrográfica (ASTM C856) e análise microscópica (MEV). Ensaio eletroquímico de avaliação do comportamento do aço-carbono sem e com revestimento (zincado) em solução de água de poros dos concretos AC1 e AC2 e de concreto convencional (OC3).

2 concretos de ar incorporado - AC1 e AC2

Metodologia

2 diferentes condições:

• jateada (BS), • Zincada e cromatizada (GS).

Fio de cobre

Pintura epóxi nas extremidades

Anel plástico ao centro da área exposta do aço-carbono 3.6 mm):

1 barra com anel e 3 barras livres

Arranjo experimental

Metodologia

potenciostato (Solartron); 3 eletrodos, usando ER de calomelano (ECS); equação de Stern-Geary; compensação de IR drop;

Após 1 dia e 10 dias de imersão nas soluções (AC1e AC2 e OC) foi determinado o potencial de corrosão (Ecorr) e determinada automaticamente a taxa instantânea de

corrosão (icorr). Ao final foi feito exame visual da superfície do metal.

Materiais AC1 AC2

Quant. Características Quant. Características

Forn

eci

do

Água 185 l a/C 0.66 185 l a/C 0.71

Aditivo 0.5 l Sabão de breu, 0.18 % em

relação à massa de cimento 0.5 l

Sabão de breu, 0.19 % em relação à massa de cimento

Agregados finos 943 kg - 839 kg -

Agregados graúdos 725 kg - 796 kg -

Cimento 280 kg CP IV 32 260 kg CP II E 40

Fibra 0.3 kg Fibra de polipropileno 0.2 kg Fibra de polipropileno

Det

erm

inad

o

Resistência a compressão 6.5 MPa 6.2 MPa

Volume de poros 37.5 % 36.8 %

Densidade 1730 kg/m³ 1650 kg/m³

Absorção de água 22.7 % 22.4 %

A análise da especificação dos concretos e de suas características apontaram a sua baixa qualidade, não atendendo critérios estabelecidos na normalização brasileira e as usualmente verificadas para concreto convencional.

A baixa qualidade dos concretos com ar incorporado justifica o baixo o desempenho verificado em campo!

Alta presença de bolhas de ar com variação significativa de tamanho e distribuição;

Proximidade entre bolhas, algumas comunicantes;

Tendência de concentração de bolhas no entorno de agregados, para o AC2.

Concreto convencional - OC AC2 AC1

A baixa qualidade dos concretos com ar incorporado foi confirmada pela

análise da microestrutura do concreto!

20 % 35 %

Ø 40 to 60 µm

10 %

Concentração de bolhas - 18 % Concentração de bolhas - 4.5 % Concentração de bolhas - 17 %

OC AR1 AR 2

Ø 120 to 140 µm

Concentração em relação ao volume total de bolhas

Díâ

met

ro d

as b

olh

as

AC1 AC2

Em ambas as soluções o pH era similar e a concentração de íons cloreto não era significativa.

Solução Calcio (Ca2+) Inorganic compounds (mg/l) pH Temperature (oC)

Choreto (Cl-)

Sulfato (SO4

2-) Initial Final Initial Final

PSAC1 0.21 ± 0.01 4.5 ± 0.2 12.0 ± 1.0 12.4 11.7 23 23 PSAC2 0.11 ± 0.01 6.7 ± 0.4 5.9 ± 0.2 12.2 11.7 22 19

PSOC 0.25 ± 0.01 2.4 ± 0,2 25.7 ± 0.6 12.2 11.7 21 21

A análise microscópica (MEV) da superfície do aço-carbono mostrou a presença de irregularidade da camada do revestimento de zinco e a presença de bolhas.

aaaaaaaaaaaaa

Ba

rra

s ja

tea

da

s PSAC1, PSAC2 e PSOC

A maioria dos valores de Ecorr permaneceu mais positivo do que -300 mV, com exceção de BS2 e BS4 na solução AC2

AST

M C

87

6 (

20

09

)

PSAC1 icorr ≤ 0.15 µA/cm2


PSOC icorr ≤ 0.11 µA/cm2




BS2

BS4

10 1

BS2 29 µA/cm2

Todas as barras apresentaram pontos

de corrosão sob a pintura e sob o anel.

PSAC1

PSAC2

BS2 e BS4 apresentaram corrosão na área livre de ensaio (como foi indicado

pelos valores de Ecorr ) BS1 e BS3 apresentaram

corrosão sob pintura.

BS2 BS4

BS2 Ecorr max.: -498 mVSCE


BS4 BS2



PSOC

Somente BS4 apresentou corrosão (sob pintura e anel)


BS4

aaaaaaaaaaaaa

Os valores de Ecorr

foram os mais negativos indicando

processo de passivação no meio

Os valores de Ecorr permaneceram mais positivos do que -600 mV



PSAC1 Icorr ≤ 3.7 µA/cm2



10 1

PSAC1 e PSAC2

Os valores de Ecorr apresentaram tendência de queda (processo de despassivação)

PSOC

Barras zincadas

aaaaaaaaaaaaa

-1200

-1100

-1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Tempo (dias)

PSAC1 PSAC2 PSOC3

1 dia – corrosão localizada (pontos pretos e bolhas na superfície)

e a tendência de sua despassivação nas soluções de concreto com ar incorporado (PSAC1 e PSAC2).

Foi confirmada a tendência de passivação do revestimento em concreto convencional (PSOC).

16 days

2 h

PSAC2 PSAC1 PSAC2 PSAC1

PSOC PSOC

1 dia – corrosão localizada (pontos pretos e bolhas na

superfície)

pH ~ 12.2 pH ~ 11.5

1o dias – acumulo de produtos de corrosão de cor

branca)

A análise microscópica mostrou a formação de cristais na superfície das

barras zincadas imersas na solução de concreto convencional (PSOC), os

quais são indicativos de sua passivação.

Este trabalho mostra que a passivação e a corrosão de armaduras de aço-carbono são fenômenos bastante complexos em meio heterogêneo como o concreto, podendo haver diferenças significativas de comportamento de armaduras em concreto leve com ar incorporado em relação às usualmente verificadas para o concreto convencional. Com base nos resultados obtidos e na experiência das autores, conclui-se que é importante a condução de estudos detalhados das propriedades do concreto leve e de seu desempenho e, também, do uso de revestimento de zinco. Dentre os resultados obtidos, destaca-se o exame visual de armaduras recém-expostas de paredes estruturais de concreto leve. Esse exame evidenciou claramente a corrosão prematura da armadura. Indícios de corrosão foram detectados em armadura embutida em concreto carbonatado e, também, em concreto íntegro. No concreto íntegro, manchas indicativas de corrosão foram visualizadas em regiões de sobreposição dos fios da tela da armadura e de fixação de amarrações e, muitas vezes, em regiões aleatórias ao longo da superfície da armadura.

CONCLUSÕES

Os ensaios de caracterização foram adequados para complementar à avaliação em campo. Os concretos de ar incorporado apresentaram resistência à compressão bem inferior ao mínimo exigido para o concreto convencional. Além disto, constatou-se uma elevada presença de bolhas de ar, inclusive na interface armadura/concreto. Tais características foram consideradas decorrentes da elevada incorporação de ar no concreto e da alta relação a/c. A alta porosidade dos concretos leves estudados, associada ao uso de armaduras previamente corroídas, justifica os indícios de corrosão constatados na sua superfície. Os locais de falha (nos vazios) de seu contato com a pasta de cimento são propícios à corrosão prematura. A corrosão em regiões de concentração de vazios pode ser desencadeada pela formação de células oclusas e pelo ingresso facilitado no local de agentes agressivos e do oxigênio.

CONCLUSÕES

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Obrigada pela atenção!!!!

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