UNIO DINMICA DE FACULDADES CATARATAS UDC

CORROSO DE ARMADURAS EM CONCRETO ESTUDO DE CASO

FERNANDO LUIS DUGATTO

FOZ DO IGUAU PR 2006

FERNANDO LUIS DUGATTO

CORROSO DE ARMADURAS EM CONCRETO ESTUDO DE CASO

Monografia apresentada banca examinadora da Unio Dinmica de Faculdades Cataratas - UDC, como requisito parcial para obteno do grau de Bacharel em Engenharia Civil, sob a orientao do Prof. Celcio Jos Escobar.

FOZ DO IGUAU PR 2006

TERMO DE APROVAO

UNIO DINMICA DE FACULDADES CATARATAS - UDC

CORROSO DE ARMADURAS EM CONCRETO ESTUDO DE CASO

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO PARA OBTENO DO GRAU DE BACHAREL EM ENGENHARIA CIVIL

_________________________________________________

FERNANDO LUIS DUGATTO

_________________________________________________

Orientador: Prof. Celcio Jos Escobar

______________________________________________

Nota Final

Banca Examinadora:_________________________________________________

Prof. Dcio Cardoso

_________________________________________________

Prof. Fernando Bando

Foz do Iguau, 28 de novembro de 2006. ii

muito melhor arriscar coisas grandiosas alcanando triunfo e glria, mesmo expondo-se a derrota, do que formar filas com os pobres de espirito que no sofrem tanto nem gozam muito, porque vivem nessa penumbra cinzenta, onde no se conhece derrota nem vitria. Franklin D. Roosevelt. iii

Dedico o presente trabalho a meus pais, Idalino e Teolinda e meus irmos Bruno e Cesar pelo apoio nesses cinco anos do curso de Engenharia Civil e a minha namorada Karen pela compreenso e auxilio nos momentos mais difceis.

iv

AGRADECIMENTOS

Agradeo primeiramente a Deus e a todas as pessoas que contriburam para a realizao desse trabalho. Agradeo em especial ao Professor Orientador Celcio Jos Escobar que teve grande importncia para finalizao deste trabalho, auxiliando-me desde a escolha do tema at a concluso do estudo. Agradeo ao meu pai, Idalino Dugatto, que atravs de sua carreira vitoriosa sem dvida alguma influenciou e direcionou-me para rea de construo civil, e a minha me, Teolinda Dugatto, pelo apoio e incentivo nas horas mais dificeis dessa jornada. Agradeo ao laboratrio de concreto da Itaipu Binacional, em especial ao Joelcio Mancino e ao Gilmar Fabro que me auxiliaram para realizao dos ensaios no concreto.

v

RESUMO

DUGATTO, Fernando. Corroso de armaduras em concreto Estudo de Caso. Foz do Iguau, 2006. O presente trabalho buscou estudar o comportamento das estruturas danificadas por corroso de armaduras em um condomnio localizado no centro da cidade de Foz do Iguau - PR, sendo que atualmente o referido problema corresponde a 20% das patologias encontradas no concreto, comprovando assim sua intensa gravidade. Para a realizao desse estudo, primeiramente, foi realizada uma pesquisa bibliogrfica de forma a promover um melhor conhecimento sobre o assunto. Posteriormente inspecionou-se visualmente as estruturas no referido condomnio e os ensaios de inspeo detalhada foram realizados no laboratrio da Usina Hidreltrica da Itaipu Binacional, visando um resultado mais preciso, criando um laudo de inspeo predial. Os ensaios realizados apontaram que o verdadeiro problema da corroso foi a carbonatao do concreto, pouco recobrimento e o ataque por ons sulfatos, devido ao ambiente mido, sendo que algumas amostras do ensaio de ons cloretos tambm apresentaram nveis no seguros. O resultado dos ensaios de esclermetria foi descartado devido ao concreto estar carbonatado, apresentando resultados equivocados. A escolha do mtodo de reparo foi atravs de proteo por barreira, que tem por funo bsica retirar a ferrugem das armaduras e proteg-las, acrescentando novas barras, restaurando o cobrimento do concreto com materiais epoxdicos ou do tipo grout, aumentando a seo original do pilar.

Palavras-chave: Patologia do concreto. Corroso no concreto e nas armaduras. Inibidores de corroso. Recuperao de estruturas de concreto armado.

vi

ABSTRACT

DUGATTO, Fernando. Corrosion of armors in concrete Case Study. Foz do Iguazu 2006. The present work searched to study the behavior of the structures damaged by corrosion of reinforced concrete in a condominium located in the center of Foz do Iguau City PR/Brazil and nowadays this related problem corresponds to 20% of the pathologies found in the concrete, in such case proving its intense gravity. For the accomplishment of this study, first, was made a bibliographical research in manner to promote a better knowledge on the subject. Later one inspected visually the structures in the related condominium and the essays of detailed inspection took place in the laboratory of the Itaipu Binacional Hydropower Plant, aiming a more necessary result, creating a report of land inspection. The results has pointed that the true problem of the corrosion was the carbonation of the concrete, little covering and the attack by ions sulfate, had the humid environment, happening that some samples of the essay of ions chlorides had also presented not safe levels. The esclerometry essays were discarded dueto the concrete to be carbonated, presenting mistaken results. The repair method was made through specific materials, that have the basic function to remove the rust of the armors and protect them, adding new bars, restoring the covering of the concrete with epoxy materials or the grout type, increasing the original section of the pillar.

Key-Word: Pathology of the concrete, corrosion in the concrete and the armors, Inhibitors of corrosion and Recovery of structures of armed concrete.

vii

SUMRIO

RESUMO .......................................................................................................... vi ABSTRACT ..................................................................................................... vii 1 INTRODUO ........................................................................................... 18 2 OBJETIVOS ............................................................................................... 19 2.1 OBJETIVOS ESPECFICOS.................................................................... 19 3 JUSTIFICATIVA ......................................................................................... 20 4 CONCRETO ............................................................................................... 21 4.1 CONCRETO ARMADO............................................................................ 22 4.2 COMPONENTES DO CONCRETO ARMADO ........................................ 22 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 Agregados ........................................................................................... 22 Cimento ............................................................................................... 24 gua .................................................................................................... 25 Aditivos................................................................................................ 25 Ao ...................................................................................................... 27

5 CARACTERSTICA E PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS A CORROSO............................................................................................... 27 5.1 DURABILIDADE DO CONCRETO........................................................... 27 5.2 PERMEABILIDADE.................................................................................. 29 5.2.1 5.2.2 Permeabilidade a gua ....................................................................... 30 Permeabilidade aos gases.................................................................. 30

5.3 POROSIDADE ......................................................................................... 31 5.4 COBRIMENTO ......................................................................................... 32 5.5 FISSURAS E LASCAMENTOS DO CONCRETO CAUSADOS POR CORROSO............................................................................................... 34 viii

5.5.1 5.5.2 5.5.3

Fissuras causadas por carbonatao ................................................. 36 Fissuras causadas por ataque de sulfatos.......................................... 38 Fissuras causadas por ataque de cloretos ......................................... 39

6 CORROSO NO CONCRETO................................................................... 40 6.1 PROCESSO CORROSIVO DO CONCRETO RELACIONADO A

INFLUNCIA DO MEIO.............................................................................. 42 6.2 INICIAO DA CORROSO POR CARBONATAO........................... 45 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 Carbonatao x Umidade relativa....................................................... 46 Carbonatao x Lixiviao .................................................................. 48 Mtodos usados para medir a espessura carbonatada...................... 49 Clculo da velocidade de carbonatao ............................................. 50

6.3 INICIAO DA CORROSO POR ATAQUE DE CLORETOS ............... 51 6.3.1 Mecanismo de rompimento da camada passiva no concreto por ao

dos cloretos ................................................................................................ 52 6.3.2 6.3.3 Limite crtico de cloretos ..................................................................... 53 Medida da profundidade de alcance dos ons cloretos no interior do

concreto ...................................................................................................... 55 6.4 INICIAO DA CORROSO POR ATAQUE DE SULFATOS ................ 55 6.4.1 Protegendo o concreto dos sulfatos.................................................... 57

6.5 PROTEO CONTRA A CORROSO DO CONCRETO, LEVANDO EM CONSIDERAO ASPECTOS CONSTRUTIVOS .................................... 58 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 Concreto compacto ............................................................................. 58 Dosagem mnima de cimento ............................................................. 58 Arestas ................................................................................................ 59 Efeito parede ....................................................................................... 60 Pastilhamento ..................................................................................... 61

7 CORROSO NAS ARMADURAS ............................................................. 61 7.1 TCNICAS ELETROQUMICAS DE AVALIAO E MONITORAMENTO DA CORROSO......................................................................................... 65 ix

7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5

Resistncia de polarizao ................................................................. 66 Curvas de polarizao ........................................................................ 67 Rudos eletroqumicos ........................................................................ 68 Impedncia eletroqumica ................................................................... 69 Potenciais de corroso........................................................................ 70

7.2 PREVENO CONTRA A CORROSO DAS ARMADURAS (AO), LEVANDO EM CONSIDERAO ASPECTOS CONSTRUTIVOS............ 72 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 Armazenagem das barras e fios de ao ............................................. 73 Barras e fios corrodos ........................................................................ 73 Espaadores ....................................................................................... 74 Proteo temporria dos arranques.................................................... 75

8 INIBIDORES DE CORROSO................................................................... 76 8.1 CLASSIFICAO DE INIBIDORES......................................................... 77 8.1.1 8.1.2 8.1.3 Inibidores seguros e perigosos ........................................................... 78 Inibidores andicos e catdicos .......................................................... 78 Inibidores oxidantes e no-oxidantes.................................................. 80

8.2 REVESTIMENTOS PROTETORES......................................................... 81 8.2.1 8.2.2 8.2.3 Revestimentos metlicos .................................................................... 81 Revestimentos no metlicos ............................................................. 82 Revestimentos Orgnicos ................................................................... 83

8.3 INIBIDORES DE CORROSO - VEGETAIS TROPICAIS....................... 83 9 ESTUDO DE CASO ................................................................................... 84 9.1 INSPEO E DIAGNSTICO ................................................................. 87 9.2 INSPEO VISUAL................................................................................. 88 9.2.1 9.2.2 Manchas, fissuras e desagregaes do concreto............................... 88 Espessura de cobrimento ................................................................... 89

9.3 INSPEO DETALHADA - ENSAIOS..................................................... 91 9.3.1 9.3.2 Esclermetro ....................................................................................... 91 Carbonatao...................................................................................... 94 x

9.3.3 9.3.4

Teor de cloretos .................................................................................. 96 Teor de sulfatos ................................................................................ 105

9.4 LAUDO DE INSPEO PREDIAL......................................................... 109 9.5 PROCEDIMENTO DE REPARO DA ESTRUTURA............................... 115 9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4 Eliminao do concreto deteriorado.................................................. 116 Limpeza e proteo das armaduras.................................................. 117 Tratamento da superfcie do concreto original.................................. 118 Aumento seo do pilar .................................................................... 119

10 CONSIDERAES FINAIS ..................................................................... 124 11 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................ 125

xi

LISTA DE FIGURA

FIGURA 01: Representao esquemtica de carbonatao, levando em conta poros secos, saturados com gua e parcialmente preenchido com gua . 32 FIGURA 02: Fissuras e destacamentos do concreto, devido corroso de armaduras................................................................................................... 35 FIGURA 03: Deteriorao progressiva devido a corroso das armaduras ..... 36 FIGURA 04: Manchas no concreto devido a corroso de armaduras............. 36 FIGURA 05: Esquema da carbonatao no interior de uma fissura ............... 37 FIGURA 06: Fissura causada pela carbonatao ........................................... 37 FIGURA 07: Fissuras causadas pelo ataque de sulfatos................................ 38 FIGURA 08: Fissura causada pelo ataque de cloreto incorporado ao concreto atravs de aditivos...................................................................................... 40 FIGURA 09: Modelo de vida til ...................................................................... 42 FIGURA 10: Avano do processo de carbonatao........................................ 46 FIGURA 11: Teor de umidade no interior dos poros em funo da umidade ambiental .................................................................................................... 47 FIGURA 12: Grau de carbonatao em funo do teor de umidade relativa no ambiente ..................................................................................................... 48 FIGURA 13: Lixiviao no concreto ................................................................ 49 FIGURA 14: Esquema de variao do teor crtico de cloretos em funo da qualidade do concreto e a umidade do ambiente....................................... 54 xii

FIGURA 15: Detalhe do chanfro...................................................................... 60 FIGURA 16: Esquema da corroso de armadura no concreto........................ 62 FIGURA 17: Corroso das barras metlicas ................................................... 64 FIGURA 18: Curva de Polarizao Representao Esquemtica ............... 67 FIGURA 19: Registro dos rudos de potencial do ao para um concreto no contaminado e contaminado por cloretos................................................... 69 FIGURA 20: Representao do mtodo de ensaio para medir o potencial de corroso...................................................................................................... 71 FIGURA 21: Espaador Pilares e laterais de vigas......................................... 74 FIGURA 22: Espaador Sapata/Bloco de Fundao/Estacas......................... 75 FIGURA 23: Espaador Laje/Fundo de Vigas/Pisos ....................................... 75 FIGURA 24: Processo de inibio na superfcie andica................................ 79 FIGURA 25: Processo de inibio na superfcie catdica............................... 80 FIGURA 26: Planta de locao dos pilares e indicao de fissuras, manchas e desagregaes no concreto ....................................................................... 88 FIGURA 27: Detalhe do cobrimento dos pilares ............................................. 89 FIGURA 28: Espessura de Cobrimento .......................................................... 91 FIGURA 29: Analise da resistncia do concreto com esclermetro ............... 92 FIGURA 30: Concreto exposto a uma soluo de fenolftalena...................... 94 FIGURA 31: Medida da profundidade de carbonatao com paqumetro ...... 95 FIGURA 32: Profundidade de Carbonatao x Cobrimento do concreto........ 96 xiii

FIGURA 33: Pesagem do concreto modo ...................................................... 97 FIGURA 34: Filtragem do concreto com funil de Buchner .............................. 98 FIGURA 35: Indicador de Volhard................................................................... 99 FIGURA 36: Amostra das Solues ................................................................ 99 FIGURA 37: Teor de Cloretos ....................................................................... 104 FIGURA 38: Moagem e secagem do concreto.............................................. 105 FIGURA 39: Filtragem do material ................................................................ 106 FIGURA 40: Queima do papel filtro ............................................................... 107 FIGURA 41: Pesagem da Amostra ............................................................... 107 FIGURA 42: Oxidao das armaduras de lajes ............................................ 113 FIGURA 43: Monitoramento das fissuras com placa de vidro colocada ....... 113 FIGURA 44: Deteriorao da laje prxima a junta de dilatao.................... 114 FIGURA 45: Manchas avermelhadas devido a corroso das armaduras ..... 114 FIGURA 46: Eliminao do concreto deteriorado ......................................... 117 FIGURA 47: Acrscimo de novas armaduras ............................................... 119 FIGURA 48: Frmas ...................................................................................... 120 FIGURA 49: Concretagem pilar..................................................................... 121 FIGURA 50: Aumento taxa armadura ........................................................... 122 FIGURA 51: Armaduras ancoradas nos blocos de fundao........................ 122 FIGURA 52: Termino da recuperao........................................................... 123 xiv

LISTA DE QUADRO

QUADRO 01: Teor de vazios relacionado com a resistncia em um concreto bem adensado ............................................................................................ 21 QUADRO 02: Principais compostos do cimento ............................................. 24 QUADRO 03: Durabilidade e desempenho..................................................... 29 QUADRO 04: Diferena de colorao conforme o valor do pH do concreto, com adio da fenolftalena........................................................................ 50 QUADRO 05: Teor limite de cloretos proposto por diversas normas.............. 53 QUADRO 06: Critrio de avaliao atravs da medida de potencial de corroso...................................................................................................... 72 QUADRO 07: Fluxograma de recuperao de estruturas danificadas por corroso...................................................................................................... 86 QUADRO 08: Resultado dos ensaios do esclermetro................................... 93 QUADRO 09: Resultado dos ensaios de profundidade de carbonatao ...... 95 QUADRO 10: Resultado dos ensaios de teor de cloretos totais ................... 103 QUADRO 11: Critrio de Avaliao............................................................... 104 QUADRO 12: Resultado da anlise quantitativa de sulfatos encontrado no concreto .................................................................................................... 108

xv

LISTA DE SMBOLOS

AgCl AgNO3 BaCl2 BaSO4 C 3A C2H5OH C4AF C 2S C 3S C6H5CH2OH C20H14O4 CaCO3 Ca(OH)2 CO2 Fe H 2O H 2S H2SO4 HCl HNO3

Cloreto de Prata Nitrato de Prata Cloreto de Brio Sulfato de Brio Aluminato Triclcico lcool Etlico Ferro Aluminato Tetraclcico Silicato Diclcico Silicato Triclcico lcool Benzlico Fenolftalena Carbonato de Clcio Hidrxido de Clcio Dixido de Carbono Ferro gua Gs Sulfdrico cido Sulfrico Acido Cloridrico Acido Ntrico xvi

Na NaCl NH3 NH4Fe(SO4)2 NH4SCN O2 SO2 SO42-

Sdio Cloreto de Sdio Amnia Orgnica Sulfato Frrico Tiocianato de Amnio Oxignio Dixido de Enxofre Sulfatos

xvii

1 INTRODUO

Nas construes civis se torna cada vez mais freqente a existncia de corroso de armadura nas estruturas de concreto armado, pois as variveis que intervm no processo se originam de diversas fontes dificultando um diagnstico preciso das estruturas corrodas. A justificativa mais passvel seria a falta de cobrimento adequado ao concreto. A NBR 6118, Projeto e execuo de obras de concreto armado, que estabelece a espessura de cobrimento, sofreu alteraes em 2003, devido a constatao de que o cobrimento com maior espessura dificulta a penetrao dos agentes agressivos na estrutura de concreto. Antigamente as construes eram mais robustas com um cobrimento consideravelmente superior ao da atualidade, com isso observa-se uma vida til maior destas obras. As construes atuais esto cada vez mais esbeltas, tendo sua espessura de cobrimento cada vez menor, favorecendo um encurtamento no tempo de vida til das estruturas de concreto. Outra justificativa para a corroso seria as grandes construes de industrias e o crescimento das cidades, que propiciam o aumento da agressividade ambiental nas construes. Nas regies litorneas ficam submetidas ao extremamente agressiva da atmosfera marinha. Os custos para a soluo dos problemas so altos, sendo que em alguns casos por se tratar de uma manifestao patolgica de grande

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gravidade, nem sempre se consegue solucionar o problema podendo vir a ocorrer a perda total do material deteriorado.

2 OBJETIVOS

Esta pesquisa visa avaliar o mecanismo da corroso do concreto e armaduras em estruturas, buscando alternativas para sua correo, levandose em conta a sua proteo, durabilidade e custo.

2.1 OBJETIVOS ESPECFICOS

a) Fundamentar base terica para desenvolvimento do trabalho; b) Inspecionar e diagnosticar pilares em concreto armado no local e no laboratrio; c) Realizar um diagnostico das causas da corroso do concreto e armaduras; d) Identificar a melhor alternativa para a sua correo; e) Executar o reparo e a proteo dos pilares.

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3 JUSTIFICATIVA

A indstria da construo civil esta cada vez mais inovadora, usufruindo grandes tecnologias fornecidas por diversas partes do mundo em se tratando de mtodos para o reparo das estruturas de concreto que sofreram a deteriorao causada pela corroso. H diversos tipos de patologias, dentre todas as patologias existentes nas construes, a corroso de armadura corresponde a 20% dessas manifestaes, comprovando assim sua intensa gravidade. No caso do Brasil, tendo em vista que suas principais cidades se situam em regies litorneas, as estruturas ficam propicias as aes de agentes agressivos que esto presentes em suas atmosfera marinha, j nas outras regies o processo de corroso se d por aes contundentes de ambientes urbanos / industriais. Dessa forma, este trabalho se embasa em encontrar as formas mais eficazes para a obteno de um diagnstico preciso e tambm em alguns casos a preveno, visando obter um maior conhecimento nesta rea.

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4 CONCRETO

Segundo MEHTA (1994), o concreto possui excelentes propriedades mecnicas que renem a elevada resistncia compresso. A constituio do concreto dada por cimento, agregados, aditivos e gua, sendo o cimento o material que mais interfere nos processos fsicos e qumicos que influenciam na sua durabilidade, como por exemplo, a estrutura porosa do concreto e a quantidade de gua. De acordo com GIAMMUSSO (1992), um concreto pode ser seco, rijo, mole, plstico ou fludo, conforme o sistema de adensamento, ou seja, rolagem, prensagem, centrifugao, vibrao, adensamento manual ou autoadensamento. Os concretos bem adensados normalmente possuem de 1% a 2% de vazios, porm um adensamento mal executado pode deixar teores maiores.

QUADRO 01: Teor de vazios relacionado com a resistncia em um concreto bem adensado Teor de vazios Reduo de resistnciaFonte: Giammusso (1992, p. 33).

1% 8%

2% 17%

3% 24%

4% 31%

5% 37%

10% 60%

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4.1 CONCRETO ARMADO

O concreto armado um conjunto de peas constitudo por uma dosagem de cimento, agregados e gua, e em seu interior inserido um sistema de barras de ao interligadas, de forma a obter resistncia compatvel com os esforos solicitantes. Diferencia-se do concreto pelo fato de ser adicionada uma armadura metlica a qual responsvel por resistir aos esforos de trao, enquanto que o concreto em si resiste compresso.

4.2 COMPONENTES DO CONCRETO ARMADO

Tanto o concreto convencional como o armado se constituem dos mesmos componentes: agregados, cimento, gua, aditivos e ao, com a nica diferena que no armado necessrio a adio de armadura metlica.

4.2.1 Agregados

Na concepo de MEHTA (1994), o agregado um material granular constitudo por areia, pedra britada, pedregulho ou escria de alto forno, esses componentes representam cerca de 80% do peso do concreto e alm

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de sua influncia benfica quanto retrao e resistncia, o tamanho, a densidade e a forma dos seus gros definem diversas caractersticas almejadas no concreto. Quando o material ocupa uma porcentagem elevada de massa de concreto, este deve contribuir nas propriedades do concreto fresco e endurecido. O agregado mais barato que o cimento, com isso se torna necessrio o aumento da quantidade de massa de concreto. O uso do agregado tem suas vantagens alm do valor monetrio baixo em relao ao cimento, propicia grandes benefcios tcnicos ao concreto. Em se tratando do tamanho dos gros, os agregados podem ser divididos em grados e midos. Todo o agregado que fica retido na peneira de nmero 4 considerado grado, sendo que o mido o que consegue passar por esta peneira. Alm do tamanho eles podem ser classificados como artificiais ou naturais, sendo artificiais as areias e as pedras produzidas atravs do britamento de rochas, pois necessitam da atuao do homem para modificar o seu tamanho, e as naturais so as areias extradas de rios ou barrancos e pedras do leito dos rios. SILVA (1995), afirma que o agregado no tem formato geomtrico definido podendo ser cbico, alongado ou lamelar. Sua textura superficial pode ser spera ou lisa, sendo que quanto mais spera for, maior ser a aderncia a pasta, pois alm do efeito fsico-qumico h o efeito do intertravamento mecnico entre os agregados e a pasta de cimento.

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4.2.2 Cimento

Segundo ANDRIOLO (1976) o cimento seria um material com capacidade de fragmentao, formando-se uma massa compacta. Este conceito engloba um universo de materiais aglutinantes, tais como pedras, areia, blocos entre outros. Os cimentos que permitem que o concreto tenha propriedade de pega e endurecimento sob a gua so classificados como cimentos hidrulicos, os quais so constitudos por silicatos e aluminatos de clcio, considerados como cimentos naturais, portland ou aluminosos. O cimento Portland se constitui por diversos componentes, dos quais so quatro os que mais de destacam, possuindo grande influncia em suas propriedades.

QUADRO 02: Principais compostos do cimento Compostos Silicato Triclcico Silicato Diclcico Aluminato Triclcico Ferro Aluminato TetraclcicoFonte: SILVA (1995, p. 22).

Formulas qumicas 3 CaO.SiO2 2 CaO.SiO2 3 CaO.Al2O3 4 CaO.AI2O3.Fe2O3

Formulas simplificada C 3S C 2S C 3A C4AF

Alem dos compostos principais do cimento, podem estar presentes compostos menores, tais como, xido de clcio livre, xido de sdio e potssio (denominados de lcalis do cimento), de magnsio, mangans, fosfatos, fluoretos e sulfatos. Esses componentes esto presentes no clnquer e suas propores no mesmo dependem das composies da rocha calcria e argila, alem das propores da mistura desses materiais.

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Existem cinco tipos de cimentos normalizados no Brasil, o cimento portland comum, composto, alto-forno, pozolnico e de alto resistncia inicial. Alm desses tambm pode ser utilizado o cimento branco.

4.2.3 gua

De acordo com MEHTA (1994), para se obter um concreto de boa qualidade, a gua deve estar isenta de impurezas, tais como leos, cidos, sais, matrias orgnicas e outras que possam interferir nas reaes de hidratao do cimento, pois as mesmas em excesso na gua de amassamento, podem afetar o tempo de pega, resistncia e defeitos arquitetnicos nas superfcies, provocando a ocorrncia de eflorescncia e corroso da armadura.

4.2.4 Aditivos

Conforme ANDRIOLO (1976), os aditivos so matrias que adicionados ao concreto ou argamassa durante sua mistura, podem melhorar suas propriedades no estado fresco ou endurecido, como melhorar a

trabalhabilidade, aumentar a resistncia, retardar ou acelerar a pega e a

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evoluo da resistncia, incorporar o ar, entre outras melhorias. O aditivo depende de seu tipo e objetivo para se avaliar se seu custo ser alto ou baixo. SILVA (1995) ressalta que um aditivo no tem a finalidade de corrigir defeitos no concreto, causados pela dosagem incorreta ou colocao mal feita. Tipos de aditivos: Plastificantes; Superplastificantes; Retardadores; Aceleradores; Incorporadores de ar; Impermeabilizantes; Pigmentos. Os aditivos segundo sua ao podem ser diferenciados por serem qumicos, fsicos ou fsico-qumicos. Quando com ao qumica so chamados de aceleradores ou retardadores, mudando o pH e a solubilidade da fase liquida, pois se muda a hidrolise da gua, j os com ao fsica so os plastificantes, superplastificantes ou incorporadores de ar, e os de ao fsicoqumico so os plastificantes retardadores, impermeabilizantes e os expansores.

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4.2.5 Ao

O ao geralmente utilizado para o concreto pode ser fornecido por diversas formas, tipos e dimenses. Podendo ser barras laminadas, lisas ou com rugosidades, fios, cordoalhas, malhas soldadas. Conforme a NBR 6118:2003, nos projetos de estrutura de concreto devem ser utilizados aos de acordo com a NBR 7480:1986, com caracterstica de resistncia de escoamento conforme as categorias: CA-25, CA-50 e CA-60. ANDRIOLO (1976), diz que a caracterstica de trao do ao pode ser considerada como: tenso de escoamento, tenso de ruptura, alongamento a ruptura e mdulo de elasticidade.

5 CARACTERSTICA E PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS A CORROSO

5.1 DURABILIDADE DO CONCRETO

De acordo com MEHTA (1994), o concreto durvel quando o mesmo desempenha todas suas funes almejadas durante um determinado intervalo de tempo.

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Avaliar a durabilidade do concreto consiste em conhecer, analisar e classificar o grau de agresso do meio ambiente e a estrutura do concreto (durabilidade), para assim conhecer a ligao entre esses. Sua durabilidade depende da resistncia do concreto e da armadura, sendo que se houver a deteriorao de um deles, ambos ficaro comprometidos. A durabilidade est na capacidade do concreto resistir a intempries, ataques qumicos, ou seja, a qualquer tipo de processo que cause deteriorao. Conforme HELENE (1986), a durabilidade das estruturas de concreto armado o resultado da dupla natureza que o concreto exerce sobre o ao, por um lado o papel do cobrimento como uma barreira fsica, e por outro lado elevada alcalinidade que o concreto desenvolve sobre o ao, criando uma camada passiva que o mantm inalterado por um determinado tempo. Com a mistura do cimento com a gua, os componentes hidratam-se formando conglomerados slidos, constitudos pela hidratao do cimento e pela fase aquosa, no qual o excesso de gua necessrio para mistura de todos os seus componentes. A resultante disto um concreto slido compacto e denso, porm poroso, onde nesses poros que se apresenta uma certa permeabilidade aos lquidos e aos gases. Freqentemente os problemas com a durabilidade so causados pelo conhecimento escasso em relao ao meio ambiente ou pelo desacordo das normas tcnicas, especificaes de forma equivocada, entre outros.

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QUADRO 03: Durabilidade e desempenho

Fonte: Silva (1995, p. 61).

5.2 PERMEABILIDADE

SILVA (1995), diz que a durabilidade do concreto diretamente afetada pela sua permeabilidade. A permeabilidade a propriedade que governa a velocidade do fluxo de um fluido para parte interna de um material slido. A permeabilidade do concreto depende de tamanho, distribuio e continuidade dos poros da pasta, da permeabilidade dos agregados, da zona de transio pasta/agregado, do lanamento, adensamento e cura.

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5.2.1 Permeabilidade a gua

Segundo HELENE (1986), a permeabilidade da pasta de cimento diretamente influenciada pelas misturas preparadas com agregados densos, corretamente lanadas e adensadas, as quais devem estar isentas de ar aprisionado. A permeabilidade da pasta de cimento diretamente influenciada pela relao gua/cimento e pelo grau de hidratao. Em se tratando de comparaes, a permeabilidade da pasta com um dia de idade dez mil vezes superior da pasta com sete dias, e um milho de vezes maior do que a de 28 dias.

5.2.2 Permeabilidade aos gases

Devido as suas caractersticas moleculares, o oxignio penetra atravs do concreto mais rapidamente que o CO2, vapor de H2O ou gua. O CO2 s consegue penetrar no concreto em reas que se encontram carbonatadas. Em ambientes midos a permeabilidade aos gases diminui no concreto, porque a umidade e a gua presente nos poros dificulta o movimento dos gases, e tambm a formao de microfissuras de retrao. importante ressaltar que a permeabilidade relacionada gua e aos gases, no s depende da porosidade e volume de vazios, mas sim da

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comunicao dos poros capilares. por isso que concretos com aditivos incorporadores de ar so mais impermeveis s baixas presses de gua e ar.

5.3 POROSIDADE

O cimento quando estiver hidratado contm diversos tipos de vazios que influenciam em suas propriedades, o volume desses vazios conhecido como porosidade. SILVA (1995) cita que os tipos existentes de poros so definidos como poros na pasta e os poros de ar. Os poros nas pastas podem ser de gel e capilar. Poros de ar em sua maioria so grandes e so formados pelos defeitos de execuo de concreto. Tanto os poros capilares e os poros de ar so importantes para a durabilidade. As substncias qumicas so levadas ao interior do concreto atravs dos poros do concreto. Os poros so importantes por serem um meio de transportar tanto substncias liquidas como nocivas e tambm faz distribuio do tamanho dos mesmos. CASCUDO (1997), diz que atravs dos poros que o CO2 consegue penetrar no concreto, entretanto existe uma diferena em poros secos e poros preenchidos com gua. Em poros secos o CO2 se difundir em seu interior, mas a carbonatao no ocorrer devido falta da gua, conforme figura 1a.

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Em poros preenchidos com gua, no haver penetrao do CO2, devido a sua baixa taxa de difuso na gua, conforme visto na figura 1b. E no caso dos poros parcialmente preenchidos com gua, que o caso da superfcie do concreto, a carbonatao atingir os poros do concreto em sua profundidade, conforme indicado na figura 1.

FIGURA 01: Representao esquemtica de carbonatao, levando em conta poros secos, saturados com gua e parcialmente preenchido com gua

Fonte: Cascudo (1997, p. 52).

5.4 COBRIMENTO

O cobrimento tem por finalidade proporcionar uma proteo fsica para a armadura e um meio alcalino elevado para que seja evitada a corroso por

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passivao do ao, tambm podendo assegurar uma ao estrutural entre o ao e o concreto. A proteo depende das caractersticas do prprio concreto e de sua propriedade, sendo que a diferentes concretos necessitam de diferentes cobrimentos, para assim manter o mesmo nvel de proteo HELENE (1984). O concreto armado pode por natureza proteger a armadura contra corroso impedindo a formao de clulas eletroqumicas, das seguintes formas: Proteo fsica: Um concreto de alta capacidade, bom cobrimento, argamassa adequada e sem ninhos, pode garantir, por meio da impermeabilidade, a proteo do ao contra ataques de agentes agressivos externos. Esses agentes esto contidos na atmosfera por meios de guas residuais, guas do mar, guas industriais, dejetos orgnicos, etc. Proteo qumica: Em um ambiente muito alcalino forma-se na superfcie do ao uma camada protetora passiva. O concreto tem carter alcalino por que as reaes da hidratao dos silicatos de clcio liberam hidrxido de clcio, em teores que podem atingir aproximadamente 120kg/m3. Essa base forte de hidrxido de clcio dissolve-se na gua e preenche os poros capilares do concreto, dando a este um carter alcalino. O hidrxido de clcio proporciona uma passivao para o ao.

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HELENE (1986), diz que quando o concreto no for adequado ou no recobre (ou recobre deficientemente) a armadura, h a formao de xihidrxidos de ferro, que ocupam volumes de 3 a 10 vezes o volume original do ao da armadura, podendo provocar presses superiores a 15MPa. Essas tenses provocam a fissurao do concreto, em direo corroso da armadura, favorecendo assim a carbonatao e a penetrao de agentes agressivos podendo causar o lascamento do concreto.

5.5 FISSURAS E LASCAMENTOS DO CONCRETO CAUSADOS POR CORROSO

Conforme HELENE (1986), as estruturas de concreto devem ser dimensionadas para no gerar abertura de fissuras em sua superfcie, pois a presena delas contribui para a queda da proteo oferecida a armadura pelo seu cobrimento. Fissuras superiores a: 0,1mm para peas no protegidas em meio agressivo; 0,2mm para peas no protegidas em meio no agressivo; 0,3mm para peas protegidas. A medio dessas fissuras muito difcil, porque alm da vista humana no conseguir distinguir uma fissura < 0,1mm, elas tambm so muitos irregulares e de aberturas variveis.

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Considerando as fissuras de retrao e de origem trmica, elas possuem aberturas bem reduzidas, porm podem atingir profundidades 2500 vezes maior que sua abertura, atuando tambm como fator de concentrao de tenses. Devido a isto se torna mais importante conhecer a profundidade da fissura, se ela alcana ou no a armadura, do que sua abertura superficialmente.

FIGURA 02: Fissuras e destacamentos do concreto, devido corroso de armaduras

Fonte: Cascudo (1997, p. 63).

O que se observa na maioria das vezes o aparecimento de manchas de colorao marrom-avermelhada na superfcie do concreto. Em estribos o problema da corroso mais grave, que por vezes se apoiam diretamente sobre as formas, sem cobrimento suficiente. No entanto a corroso se inicia nos locais em que se concentra bastante umidade, onde sofre condensao e em ambientes mais quentes. Esse processo visvel, pois os produtos de corroso tm colorao vermelho-marrom-acastanhada e por serem solveis, eles escorrem pela superfcie do concreto, manchando-o.

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FIGURA 03: Deteriorao progressiva devido a corroso das armaduras

Fonte: Helene (1986, p. 6).

FIGURA 04: Manchas no concreto devido a corroso de armaduras

Fonte: http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/relatos.htm

5.5.1 Fissuras causadas por carbonatao

O processo de carbonatao se d ao longo das paredes das fissuras, sendo que essas fissuras vo contribuir para o aparecimento de clulas de

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corroso (pilhas), devido aos diferentes valores de pH e aerao decorrentes da carbonatao.

FIGURA 05: Esquema da carbonatao no interior de uma fissura

Fonte: Figueiredo (1993)

FIGUEIREIDO (1993), diz que atravs das fissuras que o CO2 consegue penetrar no concreto mais rapidamente. Isto depende da dimenso de abertura da fissura, da quantidade de ons OH- e da gua no seu interior. O fenmeno da autocicatrizao da fissura se d pelo processo de carbonatao.

FIGURA 06: Fissura causada pela carbonatao

Fonte: Rattmann (2005)

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5.5.2 Fissuras causadas por ataque de sulfatos

THOMAZ (1989), afirma que os sulfatos provm de diversas fontes, como o solo, guas contaminadas, ou mesmo componentes cermicos constitudos por argilas com altos teores de sais solveis. Um dos constituintes normais encontrados no cimento, como o aluminato triclcico, reagindo com os sulfatos, formam um composto de denominao etringita, no qual essa reao acompanhada de grande expanso. Em se tratando de expanso de argamassas de assentamento, primeiramente ocorre uma expanso geral da alvenaria, seguido de casos onde poder ocorrer a desintegrao progressiva das juntas de argamassa.

FIGURA 07: Fissuras causadas pelo ataque de sulfatos

Fonte: Helene (2003)

- http://www.scobinengenharia.com.br/?secao=pec_pdcs

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Devido ao efeito expansivo na massa do concreto, ocorrer fissuras e fendilhamentos generalizados que tm por tendncia aumentar a abertura e a profundidade, provocando grandes destacamentos de concreto. Quando a expanso no encontra vnculos resistentes, as trincas se do ao acaso, e quando as trincas encontram vnculos resistentes ao longo de seu caminho, ocorrer fissura paralela ao eixo vinculado, com a expanso lateral do concreto.

5.5.3 Fissuras causadas por ataque de cloretos

De acordo com FIGUEIREIDO (1993), a corroso de uma estrutura de concreto se d em regies expostas gua, vapor ou em solos que contm ons cloreto, sendo que em regies que apresentam fissuras o ataque ser feito com mais intensidade. Com estas situaes formariam pequenas regies andicas no interior das fissuras e formariam regies catdicas fora delas. atravs da abertura das fissuras, da qualidade do concreto e da relao rea catdica rea andica, que a velocidade da corroso se desenvolve.

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FIGURA 08: Fissura causada pelo ataque de cloreto incorporado ao concreto atravs de aditivos

Fonte: Cascudo (1997, p.64)

- Helene (2003)

Fonte: Helene (2006, p.)

6 CORROSO NO CONCRETO

Segundo RATTMANN (2005) a corroso pode se dar por fatores mecnicos, fsicos, biolgicos e qumicos.

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Nos fatores mecnicos tem-se como exemplo as vibraes, que podem causar fissuras no concreto podendo proporcionar o contato da armadura com o meio corrosivo. Nos fatores fsicos, como variaes na temperatura, podem ocorrer choque trmico na integridade da estrutura. Se os componentes do concreto apresentarem variaes de temperatura em seus componentes pode acontecer microfissuras na massa do concreto fazendo com que os meios agressivos consigam penetrar no mesmo. Os fatores biolgicos, como microorganismos, podem criar meios altamente corrosivos como bactrias oxidantes, enxofre e sulfat, as quais aceleram a oxidao. Os fatores qumicos se do pelos diferentes ambientes que podem ter a presena de diversas substncias qumicas, sendo que essas substncias podem ser agressivas, como o cido sulfrico e o cido clordrico. Ocorre a deteriorizao qumica no concreto com a ao das substncias qumicas sobre as partes no metlicas do concreto. Conforme CASCUDO (1997), o modelo de corroso do concreto se da por iniciao e propagao. A iniciao ocorre no perodo de tempo da construo at a ao dos agentes agressivos, atravessando o cobrimento do concreto e alcanando a armadura. A pelcula passiva do concreto a grande defesa das armaduras impedindo que ocorra a corroso.

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FIGURA 09: Modelo de vida til

Fonte: Cascudo (1997).

6.1 PROCESSO CORROSIVO DO CONCRETO RELACIONADO A INFLUNCIA DO MEIO

CNOVAS (1988), afirma que as estruturas do concreto devem ser vistoriadas periodicamente para que eventuais anomalias possam ser identificadas e corrigidas em tempo, mediante tratamento adequado. Nas obras em que os meios possam atuar de maneira desfavorvel, mais comum o aparecimento de corroso no concreto ou em suas armaduras necessitando uma inspeo especial. HELENE (1996), diz que os tipos de meios destacados com relao corroso so os meios de atmosfera rural, urbano, marinha, industrial e viciada.

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Atmosfera Rural: so regies abertas, distantes de fontes poluidoras do ar, com fraca agresso as armaduras no concreto, pelo lento processo da reduo da proteo qumica proporcionada pela pelcula passiva pela alcalinidade. Por falta de cidos, gases suficientes para depositarem nas superfcies expostas, o

aceleramento do processo de carbonatao fica impedido, sendo mais lento. Os teores de gases slidos so desprezveis a menos que haja uma fonte natural como esterco que libera NH3 e SO2 na sua fermentao ou rios e lagos poludos que possam liberar H2S. Atmosfera Urbana: regies abertas com centros populacionais maiores contendo impurezas em forma de xidos de enxofre e outros agentes agressivos. O ar atmosfrico a combinao de ar seco e vapor da gua. A umidade do ar um fator importante porque afeta a velocidade da corroso atmosfrica. Na atmosfera urbana no h a formao de barreiras protetoras, com isso o processo de corroso pode acelerar, a ferrugem aumenta, a superfcie fica exposta e com isso a condensao de umidade e deposio de fugilem tambm aumenta. Atmosfera Marinha: regies abertas sobre o mar e perto da costa, contendo em sua atmosfera cloretos de sdio e de magnsio podendo ter sulfatos, esses elementos so agressivos e podem acelerar o processo de corroso das armaduras. A possibilidade de

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corroso na atmosfera marinha pode variar de 30 a 40 vezes maior do que na atmosfera Rural. Atmosfera Industrial: regies abertas, industriais, com gases e cinzas agressivos. Contendo gases cidos que podem reduzir a

alcalinidade do concreto aumentando a velocidade de carbonatao, destruindo o cobrimento do ao. Essas regies podem acelerar ente 60 a 80 vezes o processo de corroso quando comparadas com as rurais. A ao danosa dever ser considerada em conjunto com a umidade da regio, podendo assim ocorrer a corroso. Atmosfera Viciada: locais fechados cuja taxa de renovao do ar baixa, nesses locais intensa a concentrao e gerao de gases agressivos ao concreto. Nos esgotos pode-se encontrar o cido sulfrico, medida que o esgoto flui pela rede coletora a concentrao de ar diminui pela demanda ser maior que o fornecimento, assim o ar exaurido e os sulfetos aparecem. Os sulfatos tambm podem ser encontrados na gua potvel e conforme o seu uso o sulfato pode aumentar. Quando em ambiente fechado, sem oxignio, as bactrias, por falta de oxignio, acabam por consumir o on sulfato, deixando assim o on sulfeto livre, resultando no on HS- e gs Sulfrico. Esse gs quando liberado pode ser absorvido pelo coletor, sendo oxidado mais uma vez atravs de bactrias aerbicas, assim transformando-se em acido sulfrico.

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6.2 INICIAO DA CORROSO POR CARBONATAO

Conforme CASCUDO (1997), nas superfcies expostas das estruturas de concreto, a alta alcalinidade, obtida atravs do hidrxido de clcio, pode ser reduzida com o tempo, essa reduo ocorre pela ao provocada pelo CO2 do ar entre outros gases cidos como SO2 e H2S. Este processo chamado de carbonatao, o qual se inicia atravs de processo lento, atenuando-se com o tempo. A hidratao crescente no cimento e os prprios produtos da reao de carbonatao, que dificultam o acesso de CO2 do ar para a parte interior do concreto. Segundo a reao:

Ca(OH)2 + CO2

CaCO3 + H2O

Podendo tambm ocorrer reaes do tipo: Na + KOH + CO2 Na2K2CO3 + H2O

O processo pode ocorrer com diversas reaes, mas sempre um dos produtos finais ser o carbonato de clcio (CaCO3). ANDRADE (1992), afirma que no processo de carbonatao ocorre a existncia de uma frente de avano no processo, separando duas zonas de pH diferentes, uma tem pH menor que 9, no qual se encontra carbonatada e a outra com pH maior que 12, no carbonatada. O contato entre essas zonas transacional, fazendo com que a carbonatao progrida ao longo dos planos de descontinuidade dados pela pasta matriz. Esse contato pode acontecer

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pelo fato de que nesta regio h uma grande concentrao de hidrxido de clcio, podendo existir conectividade por redes de poros da regio com o meio ambiente, com isso pode ocorrer a carbonatao ao longo do tempo.

FIGURA 10: Avano do processo de carbonatao

Fonte: Cascudo (1997, p51).

6.2.1 Carbonatao x Umidade relativa

O teor de umidade est diretamente ligado a carbonatao. atravs da gua que o CO2 se difundi atravs dos poros do concreto.

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Em funo da umidade relativa do ar, os poros do concreto podem conter diferentes quantidades de gua. Em ambientes totalmente secos, ambientes molhados ou ambientes midos, a difuso do CO2 totalmente diferente. Em poros secos, a difuso do CO2 em regies de encontro com o ao fcil de acontecer, porm no ocorre a carbonatao devido falta de gua, e em poros preenchidos com gua a carbonatao no acontece porque o CO2 possui baixa velocidade de difuso. Porm quando os poros se encontram midos, parcialmente molhados, a carbonatao avana, devido o encontro da gua com o CO2. FIGUEIREDO (1993).

FIGURA 11: Teor de umidade no interior dos poros em funo da umidade ambiental

Fonte: Andrade (1992, p34).

Segundo ANDRADE (1992), a umidade relativa fica entre 50% e 65% nos casos que possuem o maior grau de carbonatao, e com umidades menores que 20% ou maiores de 95%, a carbonatao ocorrera lentamente, e em alguns casos nem ocorrero.

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FIGURA 12: Grau de carbonatao em funo do teor de umidade relativa no ambiente

Fonte: Andrade (1992, p31).

6.2.2 Carbonatao x Lixiviao

A lixiviao do hidrxido de clcio, juntamente com a formao do carbonato de clcio insolvel, so responsveis pelo aparecimento de eflorescncia, as quais so caracterizadas por depsitos salinos de hidrxido de clcio dissolvido em gua, com colorao branca, que emergem at a superfcie do concreto em forma de carbonato de clcio proveniente do interior do concreto, criando cristais salinos em sua superfcie conforme a sua permeabilidade a agua da chuva, alterando a presso no interior dos poros do concreto e aumentando as espessuras de carbonato de clcio.

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FIGURA 13: Lixiviao no concreto

Fonte: http://www.recuperar.com.br/meuproblema/meuproblema62.pdf

6.2.3 Mtodos usados para medir a espessura carbonatada

HELENE (1986), diz que uma determinao precisa s possvel atravs de estudos de sees microscpicas, com auxilio de prismas de Nicol. A dupla refrao sofrida pelo carbonato de clcio que produz uma cor clara pode contrastar com a pasta de cimento endurecida, aparecendo escura como material ptico isotrpico. O problema a queda do pH, indicadores a base de fenolftalena ou similares, que indiquem a mudana de pH entre 8 e 11, podendo ser empregados com sucesso. Uma determinao deste tipo deve ter cautela e jamais sobre concretos serrados, molhados ou alterados por deficincia de tcnicas de amostragem. comum encontrar regies mais alcalinas alternadas com regies menos alcalinas nas argamassas e concretos que recobrem uma mesma barra de ao. Em geral aplica-se 1% de fenolftalena dissolvida em 70% de lcool etlico, a reduo do pH poder ser visualizada atravs do quadro 04.

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QUADRO 04: Diferena de colorao conforme o valor do pH do concreto, com adio da fenolftalena VALORES DO pH: Inferior a 8,3 Superior a 9,5 Entre 8 e 9,5Fonte: Cascudo (1992, p76).

COLORAAO incolor Vermelho-carmim Varivel entre rosa e vermelho-carmim

6.2.4 Clculo da velocidade de carbonatao

importante saber se a carbonatao chegou ou no at a armadura. necessrio saber se esta provocou ou contribuiu para a deteriorao da estrutura. Cada concreto tem velocidade diferente durante o processo de carbonatao, pois isso depende de variveis como o consumo do cimento no concreto, a porosidade do concreto, tipo de cimento, umidade ambiente entre outras. A equao que se usa para calcular a velocidade do processo de carbonatao :

X =K tOnde X ser a capa carbonatada em mm, t ser o tempo em anos e meses e K ser a constante. Sendo que o valor de K pode ser determinado pela espessura da capa carbonatada ou idade da estrutura. Conhecendo K pode-se dizer qual a velocidade de avano da frente de carbonatao e o tempo em que demorar chegar at a armadura, desde que no tenha j alcanado.

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6.3 INICIAO DA CORROSO POR ATAQUE DE CLORETOS

Grande parte das corroses de armadura se d devido ao dos ons cloretos que afetam a durabilidade das estruturas de concreto armado, estes presentes em quantidades importantes podem causar a despassivao do aos inclusive em um meio de alto pH, como o concreto sem carbonatao. Os ons cloretos podem penetrar no concreto por meio de aceleradores de pega, gua de amassamento e de agregados. Outra forma de penetrao ocorre freqentemente nos ambientes marinhos atravs de rede de poros (maresia). Outro mecanismo marinho encontrado em climas quentes seria o de transporte por foras capilares, muito prprio de ambientes de nvoa satina. Segundo ANDRADE (1992), os cloretos podem ser encontrados no concreto atravs de cloretos livres (dissolvidos na fase aquosa do concreto) ou como cloretos combinados, formando parte das fases hidratadas do cimento. Os cloretos livres so os mais perigosos e agressivos a armadura j no segundo caso se encontram combinados na forma de cloroaluminatos. A soma de ambos denominada de cloretos totais. Embora os cloretos solveis sejam os nicos capazes de corroer o concreto, importante determinar os cloretos totais, tambm levando em conta que parte dos combinados podem vir a ficar disponvel para reaes deletrias devido a fenmenos como a carbonatao ou aumento de temperatura.

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6.3.1 Mecanismo de rompimento da camada passiva no concreto por ao dos cloretos

De acordo com RATTMANN (2005), existe trs teorias que resumem os efeitos dos ons cloretos na corroso do ao: Teoria da Adsoro se d quando os ons so adsorvidos na

superfcie metlica em confronto com o oxignio dissolvido ou com os ons hidroxilas, a dissoluo facilitada atravs da hidratao dos ons metlicos promovidos pelo cloreto. Teoria do Filme xido ocorre quando os ons de cloreto penetram no

filme de xido passivamente sobre o ao por meio de poros ou defeitos ou disperso coloidal. Os ons cloreto diminuem a tenso superficial interfacial ocorrendo a formao de rupturas e falhas deixando o filme passivo debilitado. Teoria do Complexo transitrio os ons cloreto competem com os

ons hidroxilas para produzirem os ons ferrosos, atravs disto forma-se um complexo solvel de cloreto de ferro, este cloreto tem a possibilidade de se difundir atravs de reas andicas, assim ocorre a destruio da camada protetora de Fe(OH)2 e com isso se permite a continuao do processo corrosivo. A corroso dever ser estancada, caso contrrio mais ons de ferro continuaro a migrar dentro do concreto a partir da corroso, e assim reagem com o oxignio a fim de formar xidos com o volume quatro vezes maior, causando tenses internas e fissuras no concreto.

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6.3.2 Limite crtico de cloretos

Existem diversas normas de diferentes pases que limitam o contedo de cloreto, sendo que h grandes variaes de um pas a outro. Isto se d devido a uma certa dificuldade em estabelecer um limite seguro de cloretos sem que exista algum comprometimento de despassivao do ao, j que este limite depende de certas variveis, como o tipo de cimento (finura, contedo de gesso, contedo de aluminato triclcico, etc.), proporo de cimento, relao gua/cimento, contedo de umidade e outros. Alm dessas poderia surgir o aumento da quantidade de gua (NBR 6118) ou pelo aumento do consumo de cimento (Normas Estrangeiras), no qual estaria apta a aumentar o teor de cloretos na massa de concreto sem danos a armadura.

QUADRO 05: Teor limite de cloretos proposto por diversas normas NORMAS EH 88 (Espanhola) Pr EN-206 (Espanhola) BS 8110/85 (Inglesa) ACI-318/83 (Norte Americana)Fonte: Andrade (1992, p26).

TEOR DE CL- PARA CONCRETO ARMADO (%) 0,40 0,40 0,20 0,40 0,15 - 0,30 1,00

Dos valores apresentado no quadro 05, podemos destacar 0,4% como sendo um valor de consenso na maioria das normas, posto como ndice mximo admitido, porm a Federal Highway Administration, nos EUA,

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estabelece que uma concentrao de on cloro maior que 0,3% j considerada perigosa. A norma Brasileira NBR 6118 estabelece um teor mximo de cloretos de 500mg/l, relacionado ao peso da gua de amassamento, considerando os traos normalmente utilizados no Brasil, esse limite passa a ser da ordem de 0,02% do peso do cimento. Portanto a figura 14 expressa de maneira mais clara o teor crtico de cloretos em funo do concreto e da umidade.

FIGURA 14: Esquema de variao do teor crtico de cloretos em funo da qualidade do concreto e a umidade do ambiente

Fonte: Cascudo (1997, p49).

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6.3.3 Medida da profundidade de alcance dos ons cloretos no interior do concreto

FIGUEIREDO (1993), diz que essa medida utilizada para expressar a profundidade em que o contedo crtico de cloreto atinge em relao superfcie do concreto. Para se fazer essa medida deve-se retirar amostras de concreto em diferentes locais da estrutura, em forma de p com perfuradoras. A anlise quantitativa de on cloreto nas amostras pode ser feita por via qumica ou por anlise de fluorescncia de raios-X, entre outros. Outro mtodo a ser empregado a vaporizao de uma soluo de AgNO3 sobre a superfcie fraturada do concreto. Aps a aplicao, forma-se precipitados brancos de cloreto de prata nas reas atingidas pelos ons. O AgNO3 reage com as hidroxilas, formando xido de prata, logo aparece na superfcie do concreto um precipitado marrom.

6.4 INICIAO DA CORROSO POR ATAQUE DE SULFATOS

Grande parte da destruio do concreto devido a sua expanso devido ao agressiva dos sulfatos. O concreto agindo sob ao dos sulfatos fica completamente deteriorvel, sem resistncia.

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THOMAZ (1989), diz que um constituinte normal do cimento, como o aluminato triclcico, reagindo com sulfatos em soluo, gera um composto denominado sulfoaluminato triclcico ou etringita, sendo que essa reao acompanhada de grande expanso. Para que ocorra essa reao, necessria a presena de cimento, gua e de sulfatos solveis. A ao do on sulfato sobre a pasta de cimento esquematizada da seguinte maneira: Ca(OH)2 + Na2SO4.10H2O CaSO4.2H2O + 2Na(OH) + 8H2O C3A.3CaSO4 . 32H2O

C3A . 12H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 14H2O

Essas reaes representam a ao do sulfato de sdio sobre a pasta endurecida. A primeira reao representa a formao de gipsita no interior da massa, e na segunda reao existe a formao da estringita. Estas reaes so responsveis pela expanso e trinca das argamassas e concretos atacados por soluo de sulfato. Os sulfatos provm de diversas fontes, como o solo contaminado, cimentos, aditivos, guas contaminadas ou mesmo componentes cermicos como argilas. A gua poder ter acesso, aos componentes atravs de diferentes formas: por penetrao da gua da chuva ou pela absoro da umidade resultante da ocupao da edificao.

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6.4.1 Protegendo o concreto dos sulfatos

Para se ter um concreto protegido, sugere-se usar concretos com baixo fator gua/cimento, aditivos apropriados, boa vibrao e principalmente uma pelcula resistente de proteo. O uso de slica, cinzas e cimento de alto forno melhoram sua resistncia devido a reduo da quantidade de elementos reativos (clcio), necessrios s reaes sulfatos-expansivos. Como no existe nenhum aditivo especfico para dar resistncia aos ons sulfatos, devem-se proteger preventivamente as armaduras com proteo catdica. O processo de cura deve ser rigoroso, de modo que a permeabilidade seja a menor possvel. Nos casos em que se encontrem sais sulfatos, dever limitar a quantidade do aluminato triclcico (C3A), em no mximo 5%, e o fator gua/cimento em torno de 0,45. No entanto deve-se ressaltar que teores baixos de C3A reduzem de forma significativa a resistncia da matriz a penetrao de ons cloretos, como na gua do mar se encontra sais sulfatos, a utilizao de cimentos com baixos teores de C3O acaba acarretando outro problema.

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6.5 PROTEO CONTRA A CORROSO DO CONCRETO, LEVANDO EM CONSIDERAO ASPECTOS CONSTRUTIVOS

Sendo a falta de cobrimento o fenmeno que mais atinge as estruturas em relao a corroso da armadura, h tcnicas usadas na construo que determinam a proteo do concreto. Citam-se abaixo alguns aspectos importantes a serem cuidados, na execuo de uma estrutura, para evitar a corroso das armaduras.

6.5.1 Concreto compacto

So aqueles que possuem superfcies fechadas, impossibilitando o choque dos agentes agressivos, enquanto que no concreto poroso de superfcies irregular, a gua entra pelos seus poros e capilares agindo com uma ao destruidora, avanando pelo seu interior. CNOVAS (1988).

6.5.2 Dosagem mnima de cimento

Ser aquela com o poder de criar uma pelcula de pasta ao redor de todos os agregados da mistura granulomtrica, esta superfcie da mistura tem grande influncia no consumo do cimento.

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A dosagem mnima se d por meio da seguinte frmula: Frmula de lafuma: Pc = massa do cimento em Kg/m3;

Pc =

5

K Dmx

K = Variavel; Dmx = tamanho mximo do

agregado em mm.

O contato do concreto com meio agressivo pode acontecer em diferentes idades, atravs dessa variao que se encontra a dosagem mnima de concreto. A forma de lafuma tem o K varivel com a idade do concreto, quando este entra em contato com o meio agressivo.

6.5.3 Arestas

As arestas das estruturas situadas em ambientes agressivos esto constantemente vulnerveis a corroso, devendo ser substitudas por cantos chanfrados com um mnimo de 2,5cm de lado e 5cm de lado nos cantos cncavos, de acordo com a figura 15.

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FIGURA 15: Detalhe do chanfro

Fonte: Cnovas (1988).

6.5.4 Efeito parede

Conforme HELENE (1986), o efeito parede se d pela movimentao da argamassa para sua superfcie. Essa movimentao se d pelo

empobrecimento da massa no interior do concreto. Peas com grande volume de armaduras apresentam trechos vazios ou com pouca argamassa, isso se d durante o seu lanamento inicial, no qual a argamassa fica retida na caixaria e nas armaduras, restando pouca argamassa ao concreto em sua base, criando altos ndices de vazio entre os agregados e deixando a superfcie do concreto bem poroso. Uma soluo simples seria preparar um concreto mais argamassado, ou melhor, lanar inicialmente uma camada s de argamassa, e posteriormente o concreto normal.

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6.5.5 Pastilhamento

Para se garantir um concreto armado protegido da corroso da armadura deve-se cumprir o seu cobrimento exigido pela norma atravs de pastilhas uniformemente distribudas ao longo do componente estrutural. Estas pastilhas devem garantir a uniformidade do cobrimento, no caso de no cumprimento, esta poder variar a alcalinidade do concreto entre os trechos, gerando pilhas de corroso eletroqumica por concentrao. Existem vrios tipos de pastilhas, dentre elas a pastilha de argamassa, cordes de argamassa e plsticas, sendo que a mais usual e a mais indicada so as pastilhas de argamassa, devido a sua maior aderncia ao concreto.

7 CORROSO NAS ARMADURAS

RATTMANN (2005), afirma que o ao para concreto armado no possui requerimentos particulares com respeito corroso. As normas ABNT que tratam dos materiais metlicos para concreto so os seguintes: NBR 7480, barras e fios de ao destinados armadura para concreto armado. NBR 7482, fios de ao para concreto protendido. NBR 7483, cordoalhas e ao para concreto protendido.

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A complicao da corroso de armaduras em concreto se d devido aos os produtos da corroso do ao, os quais so diversos: xidos e hidrxidos de ferro, com seu volume entre trs e dez vezes maiores ao volume original do ao no corrodo, podendo ocorrer tenses internas com variaes entre 15 a 40 MPa. A corroso do ao se da pelas reaes andicas e catdicas conforme figura 16.

FIGURA 16: Esquema da corroso de armadura no concreto

Fonte: Rattmann (2005, p.36)

No nodo os ons de ferro carregados positivamente infiltram na soluo dos poros e os eltrons liberados na reao andica vo at as regies catdicas a partir da barra metlica. No ctodo ocorre a reduo do oxignio, o qual dissolvido em soluo aquosa ou do on de hidrognio.

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CASCUDO (1997), relata que a corroso de armadura pode ser definida como uma interao destrutiva ou uma inutilizao para uso, de uma material com determinado ambiente, podendo ser por eletroqumica ou por uma reao qumica. Quando se trata de um metal este pode se converter em um estado no metlico, com isso ocorrer a perda das qualidades essenciais do metal, como a elasticidade, resistncia mecnica e ductilidade. Admite-se a corroso como o inverso do processo metalrgico, com a finalidade de extrair o metal atravs de seus minrios ou de outros compostos, tendo em vista que a corroso tende a oxidar o metal, com isso o produto da corroso de um metal bem semelhante ao minrio do qual foi originariamente extrado. Corroso qumica tambm conhecida como corroso seca ou

oxidao, ocorre pela reao gs metal com formao de uma pelcula de xido, sendo este um processo lento no qual no provoca estragos relevantes nas superfcies metlicas porem quando se trata de gases extremamente agressivos podem ocorrer estragos. Este tipo de corroso se associa a temperaturas elevadas, podendo ser na temperatura ambiente, em meio gasoso ou lquido. Acarreta uma corroso homogenia na superfcie do metal, no existindo reaes de oxidao e reduo e geradores de correntes eltricas. Corroso eletroqumica este tipo de corroso trs problemas nas

obras civis, sendo esta um ataque de natureza eletroqumica, no qual ocorre em meio aquoso, resultando na formao de uma clula de corroso.

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LIMA (2000) pressupe que exista uma reao de oxidao e uma de reduo e a circulao de ons a partir de eletrlito. Na superfcie do metal se gera duas zonas a nodo e o ctodo, sendo que a perda de eltrons do tomo ocorre em lugar diverso daquele em que a espcie do meio recebe eltrons, sendo irrelevante a distncia entre tais locais, podendo at ser prximos ou muito afastado. O nodo o local na superfcie metlica onde se da a

oxidao do tomo metlico, j o ctodo onde ocorre a reduo de uma espcie presente no meio.

FIGURA 17: Corroso das barras metlicas

Fonte: Rattmann (2005, p.34)

RATTMANN (2005) descreve as formas que a corroso de armadura pode ter: Corroso Uniforme: quando a armadura fica exposta ao meio agressivo corroso ser em toda a extenso da armadura, de maneira generalizada, tendo sua superfcie lisa e regular.

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Corroso No uniforme: ocorre da mesma forma que a corroso uniforme descrita acima, porem a sua superfcie rugosa e irregular. Corroso Puntiforme ou por Pite: uma corroso localizada, tendo a formao dos pontos de desgastes definidos da superfcie metlica, os quais podem evoluir e aprofundar podendo causar a ruptura pontual da barra. Corroso Intragranular: processa-se entre gros dos cristais do metal e quando os vergalhes sofrem tenses de trao pode ocorrer fissura, perdendo a sua estabilidade. Corroso Transgranular: so intragros da rede cristalina, podendo ocorrer fratura da estrutura se houver esforos mecnicos. Fragilizao pelo Hidrognio: esta corroso se origina pela ao do hidrognio atmico quando este se difusa pelos vergalhes da armadura, proporcionando a fragilizao levando a fratura.

7.1 TCNICAS ELETROQUMICAS DE AVALIAO E MONITORAMENTO DA CORROSO

As tcnicas eletroqumicas nas quais so utilizadas para o estudo da corroso de armaduras no concreto permitem uma avaliao cintica da corroso, a partir da sua intensidade e uma avaliao das reaes parciais com suas variveis influentes no fenmeno global. LIMA (2000)

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Das vantagens do emprego destas tcnicas sero exemplificados: Estas tcnicas no so destrutivas, nelas ocorrem preservao do corpo-de-prova; Estas tcnicas possuem resultados rpidos; Essas tcnicas podero ser introduzidas no local de um modo contnuo. Para que tal avaliao seja precisa necessrio o emprego de mais de uma tcnica, assim aumentando a confiabilidade nas respostas obtidas. Podero ser utilizados mtodos para analisar a superfcie, tcnicas gravimtricas ou ento a combinao de mais de uma tcnica eletroqumica.

7.1.1 Resistncia de polarizao

Tal resistncia representa o processo de transferncia de carga eltrica no metal, ante uma polarizao imposta, sendo que se maior for resistncia, sua intensidade de velocidade de corroso ser maior, portanto esta uma tcnica na qual permite que se calcule uma velocidade de corroso instantnea de um metal. CASCUDO (1997) diz que esse calculo se d atravs da corrente contnua combinado com a medida de variao do potencial com a corrente quando aplicada ao sistema em equilbrio, uma polarizao de mais ou menos 10 a 20mV. Ao monitorar uma pea de concreto armado, como exemplo h possibilidade de destru-la sem

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inspecionar no apenas a presena da corroso, mas a deduo da intensidade que processado o fenmeno.

7.1.2 Curvas de polarizao

As curvas de polarizao registram, sob condies controladas as relaes corrente potencial do sistema de corroso. Atravs dessas relaes produzidas informaes sobre taxas de corroso, pelculas, passividade, tendncia corroso por pite e outros. Essas curvas so associao sob tenso, densidade da corrente ou logartmo da densidade da corrente. Potenciostato (equipamento conhecido para obteno de curvas de polarizao), permite a aplicao de potencial ao sistema, conforme deseje polarizao andica ou catdica. Esta tcnica considerada destrutiva, devido polarizao imposta ao sistema, no sendo possvel realizar medida peridicas com o mesmo eletrodo LIMA (2000).

FIGURA 18: Curva de Polarizao Representao Esquemtica

Fonte: Lima (2000, p.25)

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7.1.3 Rudos eletroqumicos

A definio de Rudos eletroqumicos se d atravs de flutuaes espontneas de potencial e corrente em torno de um estado estacionrio (estado de corroso). Estas flutuaes so aleatrias por natureza. Estes rudos so originrio de vrios fenmenos, um deles na interface aoconcreto, onde o rudo gerado est relacionado com a atividade do filme de xido passivador na superfcie das armaduras, este filme em estado de equilbrio dinmico, produz correntes e potenciais transitrio associados com quebra (formao de pite) e com seu restabelecimento (repassivao). CASCUDO (1997). Em relao corroso localizada por pite, a tcnica de rudos eletroqumicos a mais recente novidade dos ltimos anos em se tratando de monitoramento da corroso. Estes tcnicos para estudo de laboratrio so extrados, cubos ou prismas de concreto. Os barras a ser analisada so moldados no interior do concreto de modo a haver uma conexo eltrica com o terminal positivo do voltmetro. No terminal negativo liga-se ao eletrodo de referncia, o qual posto na superfcie do concreto que se deseja fazer o registro. Em medidas in-loco deve-se expor uma parte da armadura para efetivar ligao eltrica com o voltmetro. LIMA (2000) define o registro tpico para o potencial do ao no concreto de cimento portland sem contaminao e contaminado por cloretos.

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FIGURA 19: Registro dos rudos de potencial do ao para um concreto no contaminado e contaminado por cloretos

Fonte: Lima (2000, p.27)

7.1.4 Impedncia eletroqumica

o processo que representa o grau de dificuldade pelo qual um sinal eltrico enviado ao circuito encontra ao percorr-lo, ou seja, uma combinao de elementos passivos de um circuito eltrico: resistncia, capacitncia e indutncia. atravs da lei de Ohm (V=I.R) que se determina a corrente resultante caso uma voltagem alternada for aplicada a um circuito.

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Atravs da tcnica se torna possvel medir a resistncia do concreto, R(), o filme do produto da corroso (filme dieltrico), que desenvolve no ao, R(f), representa a interface da corroso, C(f), a capacitncia da dupla camada eltrica, C(dl), a resistncia que a na transferncia de carga na dupla camada eltrica, R(ct), e a impedncia de difuso Warburg (impedncia difusional, Zd). Atravs destes parmetros que se define o processo de corroso e so representado por um circuito equivalente. Warburg define a impedncia da concentrao e dos processos em relao difuso, portanto ele o resultado das limitaes do transporte de massa. Sua formula :

Zd =

j.

Onde o coeficiente de Warburg e freqncia angular.

7.1.5 Potenciais de corroso

O potencial eletroqumico de corroso uma grandeza que indica aproximadamente a situao de corroso ou passividade das armaduras. Fornece tambm informaes qualitativas que devem ser utilizadas como complementao de outros ensaios e nunca de forma isolada ou absoluta. OLIVEIRA (2005). A medida determina a diferena de potencial eltrico entre as armaduras e um eletrodo de referncia, onde se coloca em contato com a

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superfcie do concreto. Essa medida tem como vantagem de ser um tcnica no destrutiva e fcil aplicao, sendo que o equipamento de baixo custo. LIMA (2000) prescreve a norma A ASTM C 876 (1991), o mtodo de ensaio para obter potenciais de corroso em concreto, podendo ser ensaiado no laboratrio ou in loco.

FIGURA 20: Representao do mtodo de ensaio para medir o potencial de corroso

Fonte: Norma A ASTM C 876 (1991).

O critrio de avaliao destes valores obtido na medida de potencial de corroso est descrito conforma norma A ASTM C 876 (1991), e indica a probabilidade de ocorrncia da corroso.

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QUADRO 06: Critrio de avaliao atravs da medida de potencial de corroso Potencial de Corroso Relativo ao Eletrodo de Referncia de Cobre-Sulfato de Cobre < -350 Entre 200 e 350 > -200Fonte: Norma A ASTM C 876 (1991).

Probabilidade de Corroso >95% 50%