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Métodos de Recuperação de Estruturas de Concreto Armado Deterioradas pela Corrosão nas

Armaduras dezembro/2015 1

ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 10 Vol. 01/ 2015 dezembro/2015

Métodos de Recuperação de Estruturas de Concreto Armado

Deterioradas pela Corrosão nas Armaduras

Manoel Vicente Zeredo Stotz – [email protected]

MBA Projeto, Execução e Controle de Estruturas & Fundações

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Florianópolis, SC, 20 de Novembro de 2014

Resumo

Este artigo tem por finalidade abordar variavéis técnicas de recuperação patológica

aplicadas a estruturas de concreto armado, quando danificadas pelo processo de corrosão

das armaduras. Como esta patologia ocorre frequentemente, podendo gerar grandes danos

as estruturas, podemos considerá-la como a mais grave que possa ocorrer nas estruturas de

concreto armado. Podemos identificar a corrosão quando o cobrimento nominal de concreto

se rompe e deixa de cumprir sua função protetora. Visando o aumento da vida útil das

estruturas de concreto armado, foram analisadas e acompanhadas algumas técnicas

corriqueiras de recuperação. Serão descritas as técnicas específicas, com suas vantagens e

desvantagens nas diversas situações.

Palavras-chave: Recuperação de estruturas, corrosão, concreto armado.

1. Introdução

Adotando uma definição para corrosão, podemos dizer que a mesma é a relação destrutiva do

material com o exterior, sendo ela originada por ação química ou eletroquímica do meio

ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos. Temos dois processos principais de corrosão

que atingem as estruturas, são eles: a oxidação e a corrosão pela própria definição.

A oxidação é o ataque provocado pela reação gás-metal, com uma formação de película de

óxido. Esta patologia é bastante lenta em temperatura ambiente, sendo que não provoca

deteriorações significativas nas superfícies metálicas, exceto se estiverem presentes gases de

natureza agressiva na atmosfera.

Esta situação já ocorre, preeminente, no processo de fabricação de barras de aço e fios. Ao ser

retirado do trem de laminação, em temperaturas superiores a 900ºC, o material sofre uma alta

reação de oxidação com o ambiente. Forma-se então uma película uniforme e compacta sobre

a superfície do material, que posteriormente poderá servir como camada protetora das

armaduras contra a corrosão úmida, especificamente eletroquímica.

Anteriormente a trefilação a frio, visando a melhoria de suas características, a película

nominada “carepa de laminação”, é retirada por processos físico, denominado decalaminação,

ou químico, de modo decapagem com ácidos. A película gerada inicialmente é trocada por

uma de fosfato de zinco ou de hidróxido de cálcio, sendo que as mesmas têm por função a




lubrificação do processo, podendo ser equivalente à da primeira, tênue protetoras do material

contra o processo de corrosão úmida.

Pela própria definição de corrosão, temos que é o ataque exclusivamente eletroquímico,

ocorrendo em meio aquoso. Esta patologia ocorre quando se forma uma película de eletrólito

na região superficial das barras de aço ou fios. A película é gerada devido à grande presença

de umidade na estrutura, exceto em situações específicas como em estufas ou com elevadas

temperatura (>80ºC) e também em ambientes com baixa umidade relativa do ar (U.R.<50%).

Este tipo de patologia, é o que atinge os vergalhões estocados no canteiro de obras antes da

utilização dos mesmos. Este é um tipo de corrosão, o qual o profissional envolvido na obra

deve ter profundo conhecimento e promover o tratamento adequado. Entende-se que é muito

mais fácil e menos oneroso a prevenção, do que a posterior correção, uma vez que o processo

é iniciado.

Mesmo que invariavelmente nos processos de corrosão sempre ocorram reações químicas e

cristalizações de complexa identidade, será exposto em seguida um padrão simplificado dos

métodos usualmente utilizados, na recuperação de estruturas de concreto armado deterioradas

pela corrosão nas armaduras, bem como sua prevenção adequada.

Fig. 1 – Viga de Concreto Armado com estado avançado de corrosão

A corrosão de armadura de uma estrutura fissurada é maior que a de uma estrutura não

fissurada. Porém parece não existir influência significativa da abertura da fissura, até cerca de

0,4mm na intensidade de corrosão das armaduras usuais do concreto armado (estado limite de

abertura de fissuras).

As armaduras das peças de concreto armado são quase que invariavelmente colocadas nas

proximidades de suas superfícies, em caso de cobrimentos insuficientes, as armaduras ficarão




sujeitas à presença de água e de ar, podendo desencadear-se então um processo de corrosão,

que tende a abranger toda a extensão mal protegida da armadura.

As corrosões de armaduras nas estruturas de concreto decorrentes de processos

eletroquímicos, característicos de corrosão em meio úmido, intensificam-se com a presença

de elementos agressivos e com aumento da heterogeneidade da estrutura, tais como: aeração

diferencial da peça, variações na espessura do cobrimento de concreto e heterogeneidade do

aço ou mesmo das tensões a que está submetido.

As reações de corrosão, independentemente de sua natureza produzem óxidos e hidróxidos de

ferro, cujo volume é muitas vezes maior do que o volume original do metal. Essa expansão

provoca o fissuramento e o lascamento do concreto nas regiões próximas às armaduras,

principalmente nas posições dos estribos.

Abaixo podemos observar uma viga com trincas devido ao efeito da corrosão:

Fig. 2 – Viga com Fissuras Devido à Corrosão de Armaduras

Para um observador, a presença de fissuras em uma estrutura é motivo para preocupação.

Com o uso cada vez maior do concreto aparente, todas as fissuras da estrutura ficam a mostra.

As aberturas de fissuras devem ser limitadas para valores quase imperceptíveis, como por

exemplo microfissuras (estado limite de abertura da fissura).

Em peças que perdem a rigidez devido à fissuração provocada pela corrosão de armaduras,

como é o caso das peças torcidas, deve-se analisar os efeitos da redistribuição de esforços no

restante da estrutura e limitar-se a fissuração, com dimensões e detalhamento das armações de

forma a se evitar que a deterioração provocada pela corrosão volte a causar danos a estrutura

em concreto armado.

2. Alcalinidade do Concreto e Umidade Relativa do Ar

A alcalinidade provém da fase líquida existente nos poros de concreto.

No concreto ainda jovem essa fase líquida é uma solução saturada de hidróxido de cálcio

Ca(OH)2, portlandita, oriundo da hidratação do cimento.

Em idades avançadas o concreto ainda é alcalino, e a fase líquida é uma solução composta de

hidróxido de sódio NaOH e hidróxido de potássio KOH, originários dos álcalis do cimento.




A proteção contra a corrosão é devida a uma película protetora passiva (proteção química).

Esse filme é aderente ao aço, e sua espessura delgada varia entre 10-³ μm e 10-¹ μm; sua

composição básica é o óxido de ferro formado rapidamente a partir das reações de oxidação

do ferro e da redução do oxigênio existente na fase líquida dos poros do concreto.

A taxa de corrosão é a velocidade desse processo deletério, medida em:

a) Perda massa por unidade de área e por unidade de tempo mg/ dm³ / dia;

b) Penetração por unidade de tempo mm/ano.

O mecanismo da corrosão eletroquímica ocorre principalmente devido à presença de água no

concreto.

A umidade relativa do ar U.R. é o principal fator atmosférico responsável pela quantidade de

água no concreto, sendo a mesma o fator que maior influência tem na velocidade de corrosão

das armaduras.

A tabela abaixo fornece os dados para um concreto comum a 25ºC.

Tab. 1 – Teor de Umidade do Concreto

A água pura tem um baixo potencial de corrosão, daí o processo corrosivo ocorre mais

lentamente, mas ao se combinar com materiais agressivos a água passa a ser um agente muito

agressivo.

Tab. 2 –Umidade Relativa do Ar




3. Análise da Manifestação Patológica e Readequação

A resistência elétrica de um material é proporcional à sua resistividade e ao comprimento do

condutor, e inversamente proporcional à área de sua seção transversal. Sendo a resistividade

uma propriedade do material.

Fig. 3 – Causa e Efeito da Corrosão em Armaduras

A corrosão pode levar a uma perda excessiva da seção, o que pode comprometer a resistência

do elemento estrutural, lembrando que a mesma é uma das mais graves patologias existentes

na construção civil, sendo que sua recuperação e adequação são muito delicadas e

dispendiosas financeiramente, devendo ser executadas sempre com primor e tecnicamente

embasadas no que dizem respeito às Normas Técnicas Brasileiras (ABNT). Para execução dos

trabalhos é necessária mão-de-obra especializada, onde podemos listar 5 etapas para

desenvolvimentos dos mesmos:

a) Identificar a origem do processo patológico. Poderemos iniciar os trabalhos de

recuperação na estrutura somente após eliminar a fonte geradora do mesmo, exceto em

casos emergenciais.

b) Para execução dos trabalhos deverão ser utilizados materiais com qualidade garantida,

próprios para este tipo de patologia, com características físico-químicas e desempenho de

acordo com o Projeto de recuperação.

c) A aplicação adequada deverá ser compatibilizada com o produto selecionado,

promovendo desta forma o melhor desempenho possível entre os dois, realizando sempre

uma “ponte de ligação” entre a estrutura antiga e o material novo à ser aplicado.




d) O substrato da estrutura deverá estar preparado corretamente, evitando-se partículas finas

de concreto soltas, óleos, graxas, etc. Também deverá ser deixada a região de recuperação

da estrutura em forma geométrica simples de concretagem, facilitando desta forma a

execução. Utilizando-se materiais com base mineral (Ex: Cimento Portland), deverá ser

saturado com água. Já na utilização de materiais à base de epoxy, deverá o substrato estar

seco.

e) Após a execução dos procedimentos na estrutura em concreto armado, deverá ser

aguardada a cura adequada do material de acordo com o produto utilizado, promovendo

desta forma um reforço eficiente e com longa vida útil para a edificação. Na maioria das

ocasiões o reparo realizado se torna mais resistente do que a estrutura em concreto

armado original.

Deve ser dada uma importante atenção nos procedimentos para aplicação do material de

recuperação da estrutura. A seguir temos o detalhamento dos aspectos diretamente envolvidos

com os procedimentos de recuperação e restauração das estruturas em concreto armado

degradadas especificamente pela corrosão de armaduras.

● Escarificar a estrutura de concreto armado degradada de fora para dentro, evitando

golpes que possam lascar as arestas e contornos da região em tratamento. Retirar todo

o material solto resultante, mal compactado e segregado até atingir concreto são (Com

aspecto e capacidade “portante” adequados com o projeto original), obtendo superfície

rugosa e coesa, propiciando boas condições de aderência. Deve-se prever cimbramento

adequado, quando necessário.

● A região perimetral da estrutura deverá apresentar geometria simples, evitando desta

forma acúmulo de quinas e regiões com dificuldade operacional de reforço, como

demonstrado na Figura 4.

Fig. 4 – Exemplo de Reforço com região perimetral adequada




● Os cortes deverão ser realizados em ângulos retos, evitando-se variações das

profundidades dos mesmos, bem como nas escarificações. Para execução dos cortes

deve-se manter o disco em posição ortogonal à superfície. Antes de iniciar, demarcar

com lápis de cera ou equivalente o contorno do serviço a ser executado.

● A armadura com processo de corrosão deverá ser extremamente limpa, sendo

possível a limpeza manual (Executada com escova de aço) devendo ser escovada a

superfície até a completa remoção de partículas soltas ou qualquer outro material

indesejável, ou por meio mecânico (Pistola de agulha ou Lava-Jato), realizando desta

forma a recomposição das armaduras que tiverem mais de 20% do seu diâmetro

natural degradado. Na utilização de pistola de agulha deve-se colocar a mesma em

contato com a armadura ou chapa metálica até que seja retirada toda a camada de

corrosão ou tinta. Deve-se tomar cuidado para evitar que o equipamento entre em

contato com o concreto.

Já com o Lava-Jato deve-se iniciar a limpeza pelas partes mais altas, procurando

manter uma pressão adequada para remoção de partículas soltas. Executar, de

preferência, movimentos circulares com o bico de jato para facilitar a limpeza de toda

a superfície.

● As juntas deverão ser reconstituídas de forma global, pode-se haver a necessidade de

novas juntas, sendo que as mesmas deverão ser informadas pelo projetista, com seus

detalhes e desenhos adequados.

● Deverá ser realizada uma análise apurada da invariável redução de seção transversal

das armaduras degradadas. Se possível, tal análise deverá ser feita através de ensaios

comparativos entre a resistência das peças sadias e as mais atingidas. Caso haja

necessidade deverão ser inseridos novos estribos, bem como novas armaduras

longitudinais na peça estrutural.

● Quando for realizada solda na recuperação das estruturas em concreto armado, a

mesma deverá ser sempre à base de eletrodos, devendo-se controlar o tempo e a

temperatura de modo a evitar a mudança da estrutura do aço (Evitar que o aço seja

“destemperado”), principalmente se o mesmo for de classe B (EB-3 da ABNT), para

tanto recomenda-se sempre que este tipo de trabalho seja realizado por equipe

experiente e com acervo de serviços semelhantes.

Abaixo temos a tabela de correspondência entre a classe de agressividade ambiental e o

cobrimento nominal das estruturas em concreto armado, retirada da NBR-6118/2014, tais

cobrimentos devem ser cumpridos rigorosamente, de forma a evitar-se a corrosão das

armaduras pela falta dos mesmos:




Tab. 3 – Corresp. entre a classe de agressividade ambiental e o cobrimento nom. (NBR-6118/2014)

4. Técnicas de Recuperação Disponíveis

A tecnologia de recuperação de estruturas degradadas em concreto armado, é de uma maneira

simples de se dizer, devolvê-la às suas condições originais, ou seja, período anterior ao ataque

de corrosão das armaduras. Removendo-se as oxidações, existe ainda a necessidade de

recuperação do cobrimento das armaduras, preferencialmente com reforço superior ao da

estrutura existente, sendo que este cobrimento tem a finalidade de:

● Impedir que os agentes agressivos externos entrem na estrutura (Umidade,

Oxigênio, etc.);

● Recuperar a área de concreto armado da secção original;

● Assegurar um meio que garanta a manutenção da região passivadora na armadura.

O novo cobrimento pode ser realizado através de qualquer método que atenda esses

requisitos, como por exemplo:

● Concretos e argamassas poliméricas obtidas através de composição de argamassas

convencionais com resinas à base de metil metacrilato, ou até mesmo resinas epoxy.

Possuem por característica consistência tixotrópica, alta durabilidade,

impermeabilidade, aderência ao concreto antigo e à armadura, porém são ideais para

recuperações localizadas em pequenas áreas, não existe a necessidade de fôrma, porém

necessitam de mão-de-obra especializada, bem como testes prévios de desempenho,

pois existe um nível alto de flutuação nas características destes produtos. Os concretos

e argamassas possuem o benefício de não gerarem problemas estético à estrutura, pois

podem ser moldados em espaços pequenos. Em geral possuem um alto preço no

mercado.




Fig. 5 – Recuperação de concreto armado com argamassa polimérica

● Concreto projetado com cobrimento mínimo de 5cm. O concreto projetado possui

uma boa aderência ao antigo e também não tem necessidade de utilização de fôrmas. É

recomendado para áreas grandes, como paredes, porém possui a desvantagem de

“gerar” elevada reflexão (Perda de material) e sujar o entorno do ambiente.




Fig. 6 – Concreto Projetado em Reforços Estruturais

● Argamassas e concretos específicos para “grauteamento”. Estes produtos

possibilitam a ausência de retração, possuem excelente aderência e podem ser

autoadensáveis, não necessitando o aumento de secção além da inicial. Por outro lado,

inconvenientemente, necessitam de fôrmas muito mais estanques (Devido à grande

fluidez do material). Sua aplicação mais comum é em região densamente armada ou

com dificuldade de acesso, pois possuem grande facilidade de bombeamento, a

aplicação deve ser realizada em modo contínuo até completar o preenchimento do

reparo (Verificação realizada pelos suspiros). Vedam-se os suspiros e aumenta-se

então a pressão da bomba em 5,0 psi, posteriormente encerra-se o bombeamento

tampando o furo de entrada do bico da bomba.




Fig. 7 – Esquema de aplicação de concreto ou argamassa por injeção (Bombeamento)

● Concretos e argamassas “comuns”, bem dosados, com baixa relação a/c (Água e

cimento) e executados com fôrmas, dentro da boa prática de construção, atendendo

sempre o que rezam as Normas Técnicas da ABNT (Associação Brasileira de Normas

Técnicas). Este tipo de solução sempre exige considerável aumento de seção, bem

como, requer grande conhecimento de tecnologia de concreto armado para assegurar

uma aderência adequada do concreto antigo com o concreto novo.

Fig. 8 – Reforço Estrutural Convencional

Na elaboração do projeto, deverão estar especificadas as propriedades características do

material a ser utilizado, como resistência à compressão nos diversos tempos, retração,

permeabilidade, resistência à abrasão e aos agentes químicos externos, bem como tensão de

aderência. O material de recuperação não poderá segregar em hipótese alguma e deverá

apresentar uma “adesividade” adequada junto ao substrato da estrutura, proporcionando-se

desta forma um “encapsulamento” em todo aço exposto.

No exemplo de materiais auto-aderentes, deverá ser recordada que na aplicação, uma força

entre o material e a estrutura deverá existir, gerando assim uma melhor “adesividade” na

recuperação da estrutura em concreto armado. Essas forças podem variar em cada tipo de

aplicação. Em caso de aplicação com espátula a força será gerada pela pressão entre a

espátula e o substrato, já na utilização do material vertido, surgirá uma pressão pelo peso

próprio do material ou, se necessário, pela vibração do mesmo, na estrutura ou nas fôrmas. A

pressão pneumática gerada é suficiente no caso de concreto bombeado e finalmente as forças

impactantes no caso dos concretos projetados.

É condição “sine qua non” a utilização de técnicas adequadas, bem como materiais que




evitem a segregação durante a execução dos trabalhos. Qualquer segregação dos componentes

do material de reparo oriunda da aplicação, podem provocar uma alteração das suas

propriedades físicas, reduzindo de forma drástica a possibilidade da obtenção da primeira

premissa, quando iniciado os estudos: restaurar a estrutura, deixando-a o mais próximo

possível do especificado no projeto original. Desta forma teremos uma estrutura homogênea

com capacidade “portante” adequada e vida útil em serviço igualitária em todos os pontos da

mesma.

Enfim, deve-se lembrar que, anteriormente à qualquer intervenção de recuperação da

estrutura, deve-se identificar e interromper definitivamente as fontes geradoras da

deterioração da estrutura em concreto armado. Caso isto não seja realizado, pode-se correr o

risco de gerar nova deterioração na estrutura, ocasionando novas corrosões em outros pontos

da superfície devido a criação de “descontinuidades” na estrutura, à parte das patologias

originais. Quando a causa destas patologias é originada pela presença de cloretos

incorporados à massa de concreto, a solução torna-se mais difícil e em geral, necessita de

soluções específicas para cada situação, pois nesta situação o agente agressivo causador da

patologia, encontra-se dentro da própria estrutura em concreto armado e não é gerado por um

fator externo agressivo.

No caso de proteção exclusiva das armaduras do concreto armado, necessita-se eventualmente

a utilização de técnicas especiais de proteção das barras de aço (Fora do cobrimento nominal

de concreto armado) quando, por exemplo:

● Não existe a possibilidade de obtenção de cobrimento mínimo adequado por Norma

em compatibilidade com o meio de agressividade;

● Não há como eliminar a penetração de agentes agressivos à estrutura, ou mesmo o

próprio uso da estrutura em meio agressivo;

● Não há como impedir a existência de correntes de fuga (Ex: Linhas férreas), gerando

assim diferenças grandes de potencial na estrutura;

● Não se pode impedir a aproximação de metais mais eletropositivos (Ex: Tubulações

de cobre junto à armadura);

● Existem vantagens econômicas neste procedimento;

A soma dos itens envolvidos em todo o processo, como a região da intervenção na estrutura

em concreto armado, o concreto existente a ser reparado, o projeto original, bem como o

material escolhido para o reparo; são únicos e exclusivos em cada trabalho. Eventualmente,

podemos vir a tentar copiar uma solução escolhida em uma outra situação que pode vir a ter

propriedades especificas diferentes da nossa, realizando desta forma um trabalho inadequado

e errôneo para o nosso tipo especifico de patologia, podendo até agravar nossas patologias ao

invés de saná-las. É de suma importância a análise e verificação de todos os itens envolvidos

na intervenção por um projetista ou calculista experiente, devendo-se sempre realizar um




projeto específico de recuperação estrutural, sendo que à posteriori a execução dos serviços

dar-se-á da mesma forma por mão-de-obra qualificada e com acervo de obras especificas de

recuperação estrutural semelhantes executadas.

5. Conclusão

Podemos afirmar que a deterioração das estruturas em concreto armado, oriundas da corrosão

de armaduras de aço são um fenômeno que só inicia-se quando as condições de proteção

fornecidas pelo cobrimento nominal das armaduras no concreto são insuficientes para o meio

de agressividade (Deverá sempre ser verificado o cobrimento nominal indicado pelas Normas

Técnicas Brasileiras para cada tipo de classe de agressividade ambiental), em que a peça em

questão situa-se. Esta falta de cobrimento, como visto anteriormente, pode ser catalisada por

agentes agressivos originados por diferentes modos, havendo sempre a necessidade de

identificar cada um deles, a fim de que se possa garantir uma proteção adequada e propiciar

uma longa vida útil à estrutura em concreto armado.

Cabe ainda ressaltar que a patologia de corrosão de armaduras é a mais comum do que

qualquer outro tipo de patologias que geram degradação às estruturas de concreto armado,

comprometendo assim as mesmas de forma estética e o mais importante, a capacidade

“portante” das estruturas, ou seja, segurança estrutural, sendo que sua recuperação é

dispendiosa, porém, extremamente necessária.

Em algumas estruturas em concreto armado, por exemplo, obras marítimas (Cais, portos, etc.)

a incidência de corrosão é mais importante que a própria ação da água do mar sobre o

concreto propriamente dito, observa-se que a deterioração dos pilares e as colunas se devem

quase que exclusivamente pela corrosão das armaduras do que qualquer outro fator externo

que possa vir à prejudica-las.

A “incansável” observação dos cobrimentos mínimos indicados pelas Normas Técnicas

Brasileiras vigentes, a qualidade do concreto a ser empregado na estrutura, bem como a

uniformidade da execução dos trabalhos podem garantir o não surgimento desta patologia,

evitando-se desta forma qualquer tipo de intervenção futura na edificação. De qualquer

maneira, sento este tipo de fenômeno expansivo, observa-se suas manifestações a tempo,

possibilitando desta forma uma rápida tomada de medidas necessárias para as recuperações e

proteção das estruturas em concreto armado. Estas medidas devem exclusivamente eliminar a

origem das manifestações patológicas, tendo como objetivo garantir uma longa vida útil para

a edificação.

Referências

ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de

Estruturas de Concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, 2014.




SOUZA, Vicente Custódio de. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto.

São Paulo: Pini, 2009.

HELENE, Paulo. Manual para reparo, reforço e proteção de estruturas de concreto. São

Paulo: Pini, 1994.

SILVA, Paulo Fernando. A Durabilidade de Estruturas de Concreto Aparente em

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PIANCASTELLI, Élvio Mosci. Patologia e Terapia das Estruturas . Belo Horizonte:

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em Estruturas de Concreto do Curso de Pós Graduação do IPOG. Florianópolis, 2014.

TIMERMAN, Júlio. Notas de Aula da Disciplina Técnicas Preventivas e de Recuperação

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