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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
LUAN UISLEI SANTOS ALMEIDA
CORROSÃO EM ARMADURAS DE CONCRETO -
VERIFICAÇÃO DO PROCESSO CORROSIVO EM
POSTES DE CONCRETO ARMADO NO CONJUNTO
FEIRA VI, FEIRA DE SANTANA - BA
FEIRA DE SANTANA
2012
LUAN UISLEI SANTOS ALMEIDA
CORROSÃO EM ARMADURAS DE CONCRETO -
VERIFICAÇÃO DO PROCESSO CORROSIVO EM
POSTES DE CONCRETO ARMADO NO CONJUNTO
FEIRA VI, FEIRA DE SANTANA - BA
Monografia apresentada ao Curso de Engenharia Civil,
Departamento de Tecnologia, Universidade Estadual de
Feira de Santana (UEFS), como requisito para
aprovação na disciplina Projeto Final II.
Orientador: Prof. Antônio Freitas da Silva Filho
Feira de Santana
2012
LUAN UISLEI SANTOS ALMEIDA
CORROSÃO EM ARMADURAS DE CONCRETO -
VERIFICAÇÃO DO PROCESSO CORROSIVO EM
POSTES DE CONCRETO ARMADO NO CONJUNTO
FEIRA VI, FEIRA DE SANTANA - BA
Monografia aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de
Engenheiro Civil, Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), pela
seguinte banca examinadora:
_______________________________________________________________
Professor e Orientador: Msc. Antônio Freitas da Silva Filho
Universidade Estadual de Feira de Santana
_______________________________________________________________
Professor: Msc. Eduardo Antônio Lima Costa
Universidade Estadual de Feira de Santana
_______________________________________________________________
Professor: Msc. Elvio Antônino Guimarães
Universidade Estadual de Feira de Santana
" Conhecer os outros é inteligência,
conhecer-se a si próprio é verdadeira
sabedoria. Controlar os outros é força,
controlar-se a si próprio é verdadeiro poder.
". (Lao-Tsé)
AGRADECIMENTOS
Agradecer é ter humildade em reconhecer que precisamos de alguém, e que
sozinho não chegamos a lugar nenhum. Assim, inicialmente, agradeço à Deus, pelo
dom da vida, por sua infinita benevolência e por sua constante presença em minha
vida, desde os primeiros passos, até a coroação dessa tão almejada conquista.
Inesquecíveis, ainda, são os meus amados pais, Gilvandro e Lourdes, dignos
da gratidão que brota de minha alma, por sempre fazerem o possível na árdua
atividade de educar; o meu irmão, exemplo de esforço e dedicação aos estudos, e,
ainda, toda a minha família, cujo apoio ocorreu de maneira irrestrita em minha vida.
Agradeço à Universidade pela oportunidade que me foi dada. Ao professor
Antônio Freitas, por sua simplicidade e por todos os ensinamentos, dentro e fora da
sala de aula. Aos demais mestres e funcionários da UEFS, pela dedicação na
construção de uma instituição melhor.
Agradeço aos meus amigos que já possuía e aqueles que consegui durante
a graduação. Eles foram importantíssimos nos momentos de estudo e curtição. Não
citarei os nomes desses amigos, sob pena de esquecer o nome de algum deles.
Agradeço ainda a minha namorada Irani Coelho que esteve ao meu lado em
todos os momentos, sempre mostrando compreensão e apoio em todos os
momentos enfrentados durante o curso.
Por fim, gostaria de agradecer aos meus amigos e companheiros de trabalho
da FCK Construções e Incorporações Ltda, que tiveram comprometimento e
paciência para me proporcionar um maior conhecimento e uma preparação para
assumir o cargo de engenheiro.
I
RESUMO
Este trabalho descreve uma das manifestações patológicas mais comuns do
concreto armado, a corrosão das armaduras. Este trabalho inicia-se com a revisão
bibliográfica onde são abordados, de forma sucinta, os conceitos químicos da
corrosão, descrevendo todo seu processo, origem e as causas deste fenômeno.
Posteriormente, tomou-se como foco o tema principal do trabalho: a corrosão em
armaduras de concreto, onde foram descritas as principais causas que levam uma
estrutura a apresentar tal manifestação e as características mínimas que uma
estrutura de concreto armado deve apresentar segundo a NBR 6118. Foi descrito
todo o fenômeno, além da identificação do concreto quanto a sua alcalinidade
através da aplicação de fenolftaleína. O presente trabalho também procura mostrar a
vida útil das estruturas apresentando os níveis de deterioração das armaduras de
concreto armado de acordo com o Comité Eurointernational du Beton (CEB). Por fim
realizou-se um levantamento dos postes do Conjunto Feira VI mostrando através de
planta sua distribuição e confeccionou-se uma tabela com o proposito de caracterizar
os níveis de deterioração de cada poste.
Palavras-chave: Corrosão das armaduras, Armadura, Vida útil.
II
ABSTRACT
This paper describes one of the most common pathological manifestations of
reinforced concrete, the steel corrosion. This work begins with the literature review
where they were discussed, succinctly, the chemical concepts of the corrosion,
describing all process, origin and the causes of this phenomenon. Posteriorly, focused
the main theme of the work: corrosion in concrete, where were described the main
causes that for a structure to present this manifestation and the minimal requirements
that steel a concrete structure should present following the NBR 6118. Were
described the periods of initiation and propagation in all common corrosion, besides
the identification of concrete according to the alkalinity through the use of
phenolphthalein. This work also tries to show the useful life of the structures showing
the levels of deterioration of reinforcement concrete according to the Committee
Eurointernational du Beton (CEB). Finally there was a survey of poles Fair Set VI
showing through its distribution and plant it was made a table with the purpose of
characterize the level of deterioration of each post.
Keywords: Corrosion of reinforcement, Steel, Lifetime.
III
Lista de Símbolos e Siglas:
Cl2: gás cloro
Cl-: íon cloreto
CaCl2: cloreto de cálcio
Ca(OH)2 : hidróxido de cálcio
pH: potencial hidrogeniônico
C3A: aluminato tricálcico
H+: íon hidrogênio
NaCl: cloreto de sódio
CaCO3: carbonato de Cálcio
O2: molécula de oxigênio
OH-: íons hidroxila
Cr: cromo
Mo: molibdênio
Ni: níquel
Cu: cobre
CO2: dióxido de carbono
CEB: Comité Eurointernational du Beton
H2O: água
Ddp: diferença de potencial
Cr: cromo
Ni: níquel
Mo: molibdênio
Cu: cobre
UEFS: Universidade Estadual de Feira de Santana
DT: duplo T
IV
LISTA DE FIGURAS
Figura 1:Lascamento de parte do concreto .............................................................. 15
Figura 2: Lei de evolução de custos, Lei de Sitter (Helene & Figueiredo, 2003) ....... 16
Figura 3: Corrosão por pilha num mesmo metal (Rodrigues, 2001). ......................... 25
Figura 4: Modelo de vida útil proposta por Tuutti, Cascudo (1997). .......................... 28
Figura 5: Diagrama de Pourbaix (Helene 1986). ....................................................... 29
Figura 6: Avanço do Processo de Carbonatação (Cascudo, 1997). .......................... 31
Figura 7: Representação do Avanço da Frente de Carbonatação (Carmona, apud
TULA, 2000)............................................................................................................ 32
Figura 8: Teor de umidade no interior dos poros (Andrade, 1992). ........................... 32
Figura 9: Grau de carbonatação em função do teor de umidade (Andrade, 1992). .. 33
Figura 10: Lixiviação na laje de concreto.
(http://www.dicionario.pro.br/dicionario/index.php/Estalactite) .................................. 35
Figura 11: Laje executada sem o mínimo de cobrimento da armadura.
(http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/relatos.htm) ........................................... 37
Figura 12: Causa física da deterioração do concreto ( Metha; Monteiro, 1994). ....... 40
Figura 13: Deterioração do concreto por reações químicas ( Metha; Monteiro, 1994).
................................................................................................................................. 41
Figura 14: Modos de atuação do ambiente marinho sobre a estrutura. .................... 43
Figura 15: Esforços no concreto, devido a corrosão da armadura. (Cascudo, 1997).
................................................................................................................................. 46
Figura 16: Esquema de carbonatação no interior da fissura (Figueiredo, 1993). ...... 47
Figura 17: Fissuras causadas por sulfatos presentes na água do mar
(www.revistatechne.com.br/engenharia civil/160/imprime179251.asp). .................... 48
Figura 18: Corrosão de armaduras por ataque de cloretos
(http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/relatos.htm). .......................................... 49
Figura 19: Ilustração dos três tipos de corrosão (Cascudo,1997). ............................ 51
Figura 20: Vista área do conjunto feira VI (www.feira6.com.br)................................. 53
Figura 21: Conjunto feira VI em planta (www.feira6.com.br). .................................... 54
Figura 22: Postes de seção DT (http://www.interpostes.com.br/postes.php) ............ 54
Figura 23: Corrosão na base do poste ..................................................................... 56
V
Figura 24: Intensa corrosão com ruptura da armadura. ............................................ 57
Figura 25: Desprendimento de parte do concreto. .................................................... 58
Figura 26: Estrutura em estado crítico. ..................................................................... 59
Figura 27: Coloração do local após aplicação da fenolftaleína. ................................ 60
Figura 28: (a) corresponde ao local de ensaio; (b) limpeza do local; (c) vista após a
aplicação da solução de fenolftaleína. ...................................................................... 61
Figura 29: Deterioração típica de “pé” de pilar. ......................................................... 62
Figura 30: Corrosão em toda a estrutura. ................................................................. 63
Figura 31: Distribuição dos poste no local de estudo (próprio autor). ....................... 64
Figura 32: Grau de deterioração dos postes estudados, segundo o CEB. ................ 66
VI
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Classe de agressividade ambiental ........................................................... 14
Tabela 2: Custos com reparo e manutenção em alguns países, em bilhões de Euros
(UEDA, TAKEWAKA, 2007). .................................................................................... 17
Tabela 3: Diferença de coloração conforme o valor do pH do concreto, com adição da
fenolftaleína.............................................................................................................. 36
Tabela 4: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e
cobrimento nominal. ................................................................................................. 38
Tabela 5: Níveis de deterioração de elementos de concreto armado sujeitos a
corrosão de armaduras. ........................................................................................... 42
Tabela 6: Níveis de deterioração dos postes estudados de acordo com o Comité
Eurointernational du Beton (CEB). ........................................................................... 65
VII
Sumário
1.INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 13
1.1JUSTIFICATIVA ................................................................................................................ 15
1.2.OBJETIVO ........................................................................................................................ 18
1.2.1 Geral .............................................................................................................................. 18
1.1.2 Especifico ...................................................................................................................... 18
1.4 METODOLOGIA .............................................................................................................. 19
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA .......................................................................................... 20
2.1.CONCRETO ..................................................................................................................... 20
2.1.1 Cimento .......................................................................................................................... 20
2.1.2 Agregado ......................................................................................................................... 21
2.1.3.Água ............................................................................................................................22
2.1.4. Aditivos ........................................................................................................................... 23
2.1.5.Concreto armado ............................................................................................................. 23
2.2. PROCESSOS DA CORROSÃO ........................................................................................ 24
2.2.1 Componentes da pilha ..................................................................................................... 25
2.3 CORROSÃO DA ARMADURA NO CONCRETO .......................................................... 27
2.3.1. Período de iniciação ....................................................................................................... 29
2.3.2. Período de propagação ................................................................................................... 36
2.4. FATORES E PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS A CORROSÃO .............. 37
2.5. VIDA ÚTIL ....................................................................................................................... 39
2.6. INFLUÊNCIA DO AMBIENTE ....................................................................................... 43
2.6.1. Corrosões em Zonas de Atmosfera Marinha .................................................................. 43
2. 6.2. Corrosão em Ambiente Urbano, Rural, Industrial e Viciado......................................... 44
2.7. FISSURAS E LASCAMENTOS DO CONCRETO CAUSADOS POR CORROSÃO..... 46
2.7.1. Fissuras causadas por carbonatação ............................................................................... 47
2.7.2. Fissuras causadas por ataque de sulfatos ........................................................................ 47
2.7.3. Fissuras causadas por ataque de cloretos ........................................................................ 49
2.8. TIPOS DE CORROSÃO ENCONTRADOS NA ARMADURA DE CONCRETO
ARMADO ................................................................................................................................. 50
VIII
2.8.1 Corrosão uniforme ........................................................................................................... 50
2.8.2 Corrosão por pite ............................................................................................................. 50
2.8.3 Corrosão sob tensão fraturante. ....................................................................................... 51
3 VERIFICAÇÃO DO PROCESSO CORROSIVO NOS POSTES ............................... 52
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL ................................................................................. 52
3.2 CARACTERIZAÇÃO DOS DANOS.............................................................................. 55
4.CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................. 67
REFERÊNCIAS ........................................................................................................................ 68
IX
13
1. INTRODUÇÃO
As patologias encontradas nas construções estão intimamente ligadas à
qualidade dos materiais e o ao modo de execução, embora estas tenham avançado
muito e continue progredindo cada vez mais, essas “doenças” não diminuirão nas
mesmas proporções.
As lesões nas estruturas são fenômenos tão velhos como os próprios
edifícios. Na Mesopotâmia, há quatro mil anos, o Código de Hamurabi já assinalava
regras para prevenir defeitos nos edifício, sendo pois o primeiro tratado conhecido
sobre patologia na construção. As regras básicas a que se refere o citado Código,
pelo drástico de seu conteúdo, devem ter tido, naquela época, uma grande
repercussão na qualidade da construção.
As patologias ou defeitos podem levar a estrutura a não apresentar um
desempenho adequado devido à falta de qualidade. Segundo Helene (1992), os
problemas patológicos só se manifestam após o início da execução propriamente
dita.
... normalmente ocorrem com maior incidência na fase de uso. Há
casos de corrosão de armadura em lajes de forro/piso de apartamentos que
se manifestam intensamente, inclusive com colapso parcial, depois de 13
anos do “Habite-se”. (HELENE, 1992, p. 21).
Pesquisas mostram que uma das patologias mais comum do concreto
armado é a corrosão da armadura.
A corrosão pode levar a diminuição da seção de armadura devido a perda de
elétrons oriundas da reação de oxidação e causar fissuras no concreto, na direção
paralela à armadura. Manchas podem vir a surgir no concreto, isso acontece quando
os poros do concreto estão com um alto índice de saturação, o que leva essas
manchas nem sempre aparecer no local exato da corrosão, ANDRADE, (1992).
14
Dentre os diversos problemas que uma edificação pode apresentar destaca-se
a corrosão de sua armadura, esta pode esta diretamente ligada a diversos fatores
como a relação água/cimento, e ao ambiente em que a estrutura esta inserida
(Tabela 01).
Tabela 1: Classe de agressividade ambiental
Classe de agressividade ambiental
Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto
Risco de deterioração da estrutura
I Fraca Rural Submersa
Insignificante
II Moderada Urbana 1) , 2) Pequeno
III Forte Marinha 1) Industrial 1) , 2)
Grande
IV Muito forte Industriais 1) , 3) Respingos de maré
Elevado
______________________________________________________________________________
1) Pode-se admitir um microclima com uma classe de agressividade mais branda (um nível acima)
para ambientes internos secos (salas, dormitórios, banheiros, cozinhas e áreas de serviço de
apartamentos residenciais e conjuntos comerciais ou ambientes com concreto revestido com
argamassa e pintura).
______________________________________________________________________________
2) Pode-se admitir uma classe de agressividade mais branda (um nível acima) em:
obras em regiões de clima seco, com umidade relativa do ar menor ou igual a 65%, partes da
estrutura protegidas de chuva em ambientes predominantemente secos, ou regiões onde chove
raramente.
______________________________________________________________________________
3) Ambientes quimicamente agressivos, tanques industriais, galvanoplastia, branqueamento em
indústrias de celulose e papel, armazéns de fertilizantes, indústrias químicas.
______________________________________________________________________________
Fonte: NBR 6118: 2007
15
1.1 JUSTIFICATIVA
Embora haja uma grande evolução dos materiais e das técnicas de
construção, tem-se notado um grande número de edificações apresentando algum
tipo de manifestação patológica.
Para Figueiredo (2010), um programa eficiente de inspeção/manutenção
periódica garante a durabilidade das edificações e permite estabelecer prioridades
para as ações necessárias ao cumprimento da vida útil prevista.
São muitos os danos que a corrosão pode trazer, em quase todos os setores
da atividade humana. Suas consequências resultam em vários problemas, de ordem
social, econômica e ecológica.
“Os danos por corrosão podem afetar a capacidade portante dos
componentes estruturais, em função da perda de seção transversal
das armaduras, da perda de aderência entre o aço e o concreto e da
fissuração deste”. (SBARDELINI; PEREIRA; CISOTTO, 2008, p. 23).
Devido à essa perda de aderência o concreto vir sofrer desplacamento da
estrutura, podendo atingir veículos ou até mesmo pessoas, como pode ser visto na
(Figura 01).
Figura 1:Lascamento de parte do concreto (http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br)
16
Para Helene (1992), quanto mais cedo começarem as medidas de correção na
estrutura menor será seus gastos e mais efetiva será seu tratamento. A
demonstração mais expressiva dessa afirmação é a chamada “lei de Sitter” que
mostra os custos crescendo segundo uma progressão geométrica.
Segundo Stiller apud Helene (1992), os custos de manutenção das estruturas
crescem em razão de 5 (cinco) quando comparados com os custos de uma medida
preventiva na fase de projeto (Figura 02).
Figura 2: Lei de evolução de custos, Lei de Sitter (Helene & Figueiredo, 2003)
As patologias apresentadas pelo concreto armado representam elevados
custos para alguns países, os gastos com reparos e manutenção das obras
correspondem, quase sempre a metade do preço do empreendimento Tabela 02.
Dentre as diversas manifestações patológicas que podem vir atingir uma
estrutura de concreto armado, a corrosão de sua armadura corresponde a cerca de
20% dessas manifestações (JUNIOR, 2008).
17
Tabela 2: Custos com reparo e manutenção em alguns países, em bilhões de Euros (UEDA, TAKEWAKA, 2007).
País Custos com
construções novas Custos com
manutenção e reparo Custos totais com
construção
França 85,6 (52,2%) 79,6 (48%) 165,2 (100%)
Alemanha 99,7 (50%) 99,0 (50%) 198,7 (100%)
Itália 58,6 (43%) 76,8 (57%) 135,4 (100%)
Reino Unido
60,7 (50%) 61,2 (50%) 121,9 (100%)
Fonte: Revista Téchne (17 de outubro de 2009).
Obs: Todos os dados se referem ao ano de 2004, exceto no caso da Itália que
se refere ao ano de 2000.
Vilasboas (2004), afirma que nos últimos anos, o crescimento no custo de
reposição de estruturas de concreto e a ênfase crescente no custo do ciclo de vida,
ao invés do custo inicial, estão forçando os engenheiros a tomarem consciência das
ações dos fatores ambientais. Nessa perspectiva, há a compreensão de que existe
uma estreita relação entre a durabilidade dos materiais e a harmonia com o meio
ambiente. A conservação de recursos através da produção de materiais mais
duráveis é, sobretudo, uma medida com caráter ecológico.
Além desses transtornos, a corrosão provoca um visual desagradável da
edificação, acarretando desvalorização, e para não passar essa impressão os
proprietários desses locais “doentes” tentam corrigir essas imperfeições com
métodos impróprios, o que só agrava a situação.
18
1.2. OBJETIVO
1.2.1 Geral
O objetivo principal do trabalho é verificar a gravidade do processo corrosivo
encontrado nos postes de concreto armado.
1.1.2 Especifico
▪ Identificar os problemas de corrosão presentes nos postes de concreto
armado localizado no conjunto Feira VI.
▪ Mostrar quais as consequências que essa manifestação patológica
pode trazer para uma estrutura.
▪ Mapear a distribuição dos postes de concreto que possuem sintomas
de corrosão.
19
1.4 METODOLOGIA
Para a realização deste trabalho, foram efetuadas pesquisas sobre o referente
tema, nos mais diversos meios, como, livros, artigos, internet e consultas a
profissionais da área, a fim de adquirir um maior conhecimento sobre o fenômeno da
corrosão.
Em seguida foram feitas diversas inspeções nos locais de estudo, a fim de
determinar os pontos afetados pela corrosão. Esses locais foram catalogados e
registrados para mapear sua distribuição.
Também se realizou a construção de um quadro sintomatológico do fenômeno
além de um projeto identificando a distribuição dos postes.
Esses resultados encontrados foram apresentados em forma de tabela para
proporcionar uma melhor visualização do trabalho final.
20
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1. CONCRETO
O concreto hidráulico é um material de construção composto pela mistura de
alguns materiais como: o cimento Portland, agregados, água e possíveis aditivos que
venham proporcionar ao concreto uma maior economia e também a melhora de
algumas de suas propriedades (PETRUCCI ,1983).
Um concreto de boa qualidade proporciona a estrutura um tempo de vida útil
maior, a medida que protege a peça de alguns agentes agressivos, que possam vir
atacar a armadura do concreto armado.
2.1.1 Cimento
O cimento é um dos produtos mais utilizados na construção civil, por conta de
sua larga utilização nas diversas fases das construções. Dados da indústria e
estimativas de mercado indicam que as vendas de cimento para o mercado interno
brasileiro em 2010, atingiram 59,121 milhões de toneladas, um novo recorde de
vendas, representando um crescimento de 14,8% sobre o ano de 2009, ano em que
as vendas chegaram a 51,501 milhões de toneladas.
O cimento pertence a classe dos aglomerantes hidráulicos, em contato com a
água, produz reação exotérmica de cristalização, ganhando assim resistência
mecânica.
A história do cimento inicia-se no Egito antigo, Grécia e Roma, onde as
grandes obras eram construídas com uso de certas terras de origem vulcânicas, com
propriedades de endurecimento sob a ação de água. Os primeiros aglomerantes
usados eram compostos de cal, areia e cinza vulcânica. A denominação cimento
21
Potland se deve a Joseph Aspin que, em 1824, onde recebeu na Inglaterra a patente
do cimento obtido a partir da queima em elevadas temperaturas de calcário e argila
já moídos e misturados (BATTAGIN, s,d).
Com o passar do tempo às propriedades físico-químicas do cimento Portland
tem evoluído constantemente, inclusive com o emprego de aditivos que melhoram
suas características.
2.1.2. Agregado
Petrucci (1983), define agregado como um “material granular, sem forma e
volumes definidos, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para
uso em obras de engenharia”.
Os agregados possuem uma importante função nos concretos uma vez que
está intricadamente relacionado com algumas características importantes, como:
retração, aumento da resistência ao desgaste, sem prejudicar a resistência aos
esforços mecânicos, pois os agregados de boa qualidade possuem resistência ainda
maior que a pasta de aglomerante, (PETRUCCI, 1983).
Souza e Ripper (1998), afirmam a necessidade de escolher bem o material
antes que esse venha ser usado no concreto, prevenindo assim contra os efeitos
expansivos que possam vir à afeta-lo.
O agregado graúdo também pode ser natural ou artificial. Agregado graúdo
natural (pedregulho) também pode ser obtido em rios ou em jazidas secas, mas são
pouco utilizados atualmente. Agregado graúdo artificial é obtido através de britagem
e moagem de rocha. No comércio o agregado graúdo é classificado em função da
dimensão característica dos grãos.
Segundo Souza e Ripper (1998), a composição granulométrica tem muita
influência sobre a qualidade do concreto, principalmente sobre a compacidade e a
22
resistência aos esforços mecânicos. Tendo significativa importância sobre a
trabalhabilidade e a uniformidade do concreto.
2.1.3. Água
Na preparação do concreto a qualidade e a quantidade da água utilizada são
de suma importância, pois ela é a responsável por ativar a reação química que
transforma o cimento em uma pasta aglomerante.
Petrucci (1983), a água utilizada na fabricação do concreto não deve conter
impurezas, pois esta pode vir a prejudicar a relação entre ela e os compostos do
cimento. Sempre que houver suspeita que a água utilizada na fabricação do concreto
apresenta impurezas, é necessário se verificar a influência sobre o tempo de pega,
resistência mecânica e estabilidade de volume. Além disso as impurezas pode
causar eflorescência na superfície do concreto e corrosão das armaduras.
Vilasboas (2004), também ressalta a qualidade da água de amassamento,
quando afirma que as impurezas contidas na água podem interferir na pega do
cimento, comprometer a resistência do concreto ou provocar o aparecimento de
manchas na superfície, como também, resultar em corrosão de armadura. Por esses
motivos, deve-se avaliar a qualidade da água usada no amassamento e na cura do
concreto.
Se sua quantidade for muito pequena, a reação não ocorrerá por completo e
se for superior a ideal, a resistência diminuirá em função dos poros que ocorrerão
quando este excesso de água evaporar.
23
2.1.4. Aditivos
Petrucci (1983), define que aditivos são substâncias empregadas no concreto
durante sua preparação que visa reforça ou melhorar certas características do
concreto, inclusive seu preparo e utilização.
Vilasboas (2004), chama a atenção para o grande número de aditivos para
concreto que se tem no mercado, e ressalta a necessidade de um conhecimento
aprofundado do seu potencial, antes de decidir a sua aplicação, e uma fiscalização
severa da qualidade, logo que, num dado canteiro, faça-se a opção pelo uso de tal
aditivo. O autor também destaca a importância das diferentes remessas de aditivos
que recebem na obra para que sejam rigorosamente iguais àquelas com que foi feito
o estudo inicial, ocasião em que se buscou conhecer as propriedades do produto.
2.1.5. Concreto armado
Segundo Metha (1994), o concreto armado é o material composto de concreto
e barras de aço, sendo que os dois componentes resistam juntos aos esforços
solicitados.
24
2.2. PROCESSOS DA CORROSÃO
Como diz Helene (1986), varias são as vezes em que o profissional de
engenharia civil se vê diante de um problema de corrosão de armadura nas
edificações de concreto armado.
Muitos são os motivos que levam uma estrutura a corrosão, em vista disso
não é fácil afirmar o porquê de uma estrutura apresentar o problemas enquanto
muitas outras estruturas em iguais condições não as apresentam.
Segundo Panossian (1993), “a corrosão é a transformação de um material
pela sua interação química ou eletroquímica com o meio em que se encontra”.
Essa transformação defini corrosão como a interação de um material com o
ambiente seja por reação química, ou eletroquímica. Basicamente, são dois os
processos principais de corrosão que podem sofrer as armaduras de aço para
concreto armado: a oxidação e a corrosão propriamente dita.
“Por oxidação entende-se o ataque provocado por uma reação gás-
metal, com formação de uma película de óxido. Este tipo de corrosão é
extremamente lento à temperatura ambiente e não provoca deterioração
substancial das superfícies metálicas, salvo se existirem gases
extremamente agressivos na atmosfera”. (JUNIOR, 2008, p. 02)
“A corrosão metálica é um processo eletroquímico que tem lugar no meio
aquoso. A corrosão acontece quando é formada uma película de eletrólito sobre a
superfície dos fios ou barras de aço”. (CASCUDO, 1997).
Segundo o mesmo autor, esse tipo de corrosão ocorre quando se acrescenta
um metal em um eletrólito, que é uma solução na qual estão inseridos ions, inclusive,
contendo íons deste próprio metal. Porém, é necessário destacar que ao estarem
imersos mais de um metal no mesmo eletrólito seus potenciais de equilíbrio podem
se tornar diferentes, uma vez que estão ligadas pelo mesmo condutor.
25
Logo, tal procedimento promove a formação de pilhas, no qual pode se dar
entre metais diferentes ou no mesmo metal Figura 03.
Figura 3: Corrosão por pilha num mesmo metal (Rodrigues, 2001).
O problema da corrosão não se restringe apenas as estruturas de concreto
armado, ela pode ser percebida nas mais diversas atividades, como por exemplo,
nas industrias petroquímicas, ferroviário, metroviário, nos meios de transporte aéreo,
entre outros setores.
2.2.1 Componentes da pilha
Para entender o fenômeno da corrosão é necessário o estudo dos elementos
que compõe a pilha eletrolítica da corrosão.
Ânodo:
Para Cascudo (1997), eletrodo no qual se verificam as reações anódicas de
oxidação do metal. Estas reações consistem em um átomo metálico deixar o metal
para formar íons desse metal no eletrólito. No ânodo há uma perda de elétrons, ou
26
seja, os elétrons oriundos das reações anódicas (reação de oxidação), movem-se
para o cátodo, onde serão consumidos em outra reação superficial.
Cátodo:
Segundo Cascudo (1997), o cátodo é o eletrodo no qual se verificam as
reações catódicas de redução de espécies eletroquímicas ou íons do eletrólito.
Reações catódicas típicas são: redução de oxigênio (caso da armadura no concreto)
ou a redução de íons H+, para formar o átomo de hidrogênio. No cátodo há um
ganho de elétrons originários de regiões anódicas, necessário para viabiliza as
reações de redução de cátions em suas proximidades.
Eletrólito:
Condutor (usualmente um líquido) contendo íons que transportam a corrente
elétrica do ânodo para o cátodo.
2.2.2 Diferença de Potencial (ddp)
Gentil (2003), explica que a imersão de um metal, sob a forma de lâmina,
placa, bastão etc. nas soluções eletrolíticas determina o estabelecimento de uma
diferença de potencial entre a fase sólida e a líquida. Esta diferença de potencial é,
simultaneamente, de natureza elétrica e química, e por isso se denomina diferença
de potencial eletroquímico.
Deve existir uma diferença de potencial para que haja o processo de corrosão,
existindo a formação de uma pilha eletroquímica e é desta diferença que ocasiona a
formação da pilha, proporcionando o movimento eletrônico entre o ânodo e o cátodo.
27
Polito (2006), afirma que a ddp é fruto de diferentes causas como: solicitações
mecânicas distintas, diferenças de composição química do aço, aeração diferencial e
concentração salina diferencial. Dentre estas a mais importante é a aeração
diferencial, onde no concreto mais compacto (menos poroso) teremos a zona
catódica e onde o concreto se apresentar menos compacto (mais poroso) teremos a
zona anôdica.
2.3 CORROSÃO DA ARMADURA NO CONCRETO
Segundo Cascudo (1997), a armadura encontra-se no interior do concreto em
meio alcalino (pH em torno de 12,5). Esta alcalinidade provém da fase liquida
constituinte dos poros do concreto, a qual, nas primeiras idades, basicamente é uma
solução saturada de hidróxido de cálcio - Ca(OH)2, sendo esta oriunda das reações
de hidratação do cimento. Em idades avançadas o concreto ainda continua,
propiciando um meio alcalino.
“... a armadura presente no interior do concreto, em meio alcalino, está protegida do fenômeno da corrosão, devida a presença de uma capa ou película protetora de caráter passivo, que envolve essa armadura; é a chamada proteção química. O filme passivo é muito aderente ao aço e bastante “fino” (normalmente invisível ao olho nu). De acordo com Leek & Poole e Sagoe-Crentsil & Glasser, esse filme é composto por óxido de ferro; este é formado rapidamente a partir das reações de oxidação do ferro e da redução do oxigênio”. (CASCUDO, 1997, p.39).
A fim de expor o mecanismo da corrosão do aço no concreto adotar-se-á o
modelo de Tuutti, que subdivide o processo em iniciação e propagação.
Andrade (1992), define o período de iniciação como o período de tempo que
vai desde a execução da estrutura até a ação do agente agressivo em atravessar o
28
concreto de cobrimento, alcançar a armadura e despassivá-la; a propagação por sua
vez, consiste no desenvolvimento da corrosão até que se alcance um grau
inaceitável do processo, (Figura 04).
Para Huerta, (1997), passivação significa a capacidade de um metal ou liga
metálica se manter inerte em relação as mudanças que venham a ocorrer no seu
exterior.
Figura 4: Modelo de vida útil proposta por Tuutti, Cascudo (1997).
Pourbaix mostra em seu diagrama potencial-pH, Figura 05, que para valores
de pH entre 10,5 e 12,6, bem como para potenciais situados entre + 0.1 e 0,5V,
relativos ao potencial normal de hidrogênio, há passivação do ferro/aço. (Helene
1986).
Andrade (1992), define que no estado de “passividade”, o metal se recobre de
uma capa de óxidos que serve de barreira para o metal, impedindo que este venha a
sofrer oxidação.
29
Figura 5: Diagrama de Pourbaix (Helene 1986).
2.3.1. Período de iniciação
Segundo Cascudo (1997), a película passiva é a grande defesa da armadura e
a garantia de que esta não sofrerá corrosão. Entretanto, ela pode ser perdida, frente
a dois fatores desencadeantes, presença de cloretos e a diminuição da alcalinidade.
Presença de uma quantidade suficiente de íons cloreto;
Helene (1986), afirma ser usual, a incorporação de elementos agressivos
durante o preparo do concreto, devido a falta de conhecimento das técnicas
envolvidas durante seu preparo.
O agente mais comum que pode ser adicionado ao concreto é o cloreto (íons
que podem ser adicionado involuntariamente, a partir de aditivos aceleradores
de pega, agregados e água contaminados.
30
Andrade (1992), afirma que os cloretos podem entrar no concreto seja pelo
seus componentes, água, aditivos etc., ou penetrem através de seus poros,
principalmente em ambientes marinhos.
Segundo Cascudo (1997), uma das causas que podem levar uma estrutura a
apresentar corrosão é a passagem dos íons no concreto, onde vem a gerar
diferentes concentrações e estas provocam inúmeros prejuízos para a estrutura,
muito mais do que se houvesse concentrações uniformemente distribuídas.
Outros autores como Araújo e Freitas (s. d.), afirmam que os íons cloretos são
os agentes encontrados na natureza que mais proporcionam as degradações das
armaduras de concreto, mesmo que não haja no meio cientifico um entendimento
sobre o nível de responsáveis pela despassivação das armaduras.
Os agregados de regiões próximas ao mar e águas contaminadas ou salobras,
também podem conter cloretos, na maioria das vezes sob a forma de cloreto de
sódio (NaCl).
Diminuição da alcalinidade do concreto;
O cimento quanto misturado a água possui um pH de aproximadamente 12,5.
Este pH é uma importante proteção do aço frente a corrosão. Contudo, o hidróxido
de cálcio do concreto reage com o gás carbônico presente na atmosfera, conforme a
equação Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O reduzindo para aproximadamente 9 o pH
da massa do concreto, tornando possível a corrosão da armadura, (Figura 06),
HELENE, (1992).
O tempo que a carbonatação leva para atingir o aço depende da qualidade do
concreto. Esta pode ser associada à resistência mecânica do concreto (que depende
da relação a/c) e ao grau de compactação, (PEREIRA, s d).
31
Segundo Cascudo (1997), dobrando a espessura do recobrimento, multiplica-
se por quatro o períodos de tempo que a carbonatação levará para atingir a
armadura.
Pereira (s. d.), afirma que relação a/c pode levar o concreto a uma maior
permeabilidade, aumentando assim a velocidade de carbonatação. A profundidade
de carbonatação em concretos com mesma idade, feitos com relação água/cimento
igual a 0,5, podem ser 1/3 da observada em concretos com relação água /cimento
igual a 0,8.
Figura 6: Avanço do Processo de Carbonatação (Cascudo, 1997).
Essa reação de carbonatação acontece aos poucos, fazendo com que a
camada carbonatada aumente de espessura com o passar do tempo, essa camada
carbonatada é chamada de frente de carbonatação. Como pode ser visto na (Figura
07).
32
Figura 7: Representação do Avanço da Frente de Carbonatação (Carmona, apud TULA, 2000).
2.3.1.1 Carbonatação x Umidade relativa
Segundo Dugato 2006, o teor de umidade está diretamente ligado a
carbonatação.
Em função da umidade relativa do ar, os poros do concreto podem conter
diferentes quantidades de água, Figura 08. Em ambientes secos, ambientes
molhados ou ambientes úmidos, a difusão do CO2 é totalmente diferente.
Figura 8: Teor de umidade no interior dos poros (Andrade, 1992).
Segundo Andrade (1992), a umidade relativa fica entre 50% e 65% nos casos
que possuem o maior grau de carbonatação, e com umidades menores que 20% ou
33
maiores de 95%, a carbonatação acontecerá lentamente, e em alguns casos nem
ocorrerão, Figura 09.
Huerta ( 1997), concorda com Andrade quando afirma que os poros com baixa
umidade relativa o processo de corrosão é dificultado devido a falta de um meio para
que o processo ocorra, enquanto que poros com muita umidade dificulta a
penetração do CO2 até a armadura.
Outro fator que pode levar ao aumento da corrosão é a lixiviação do concreto:
A corrosão por lixiviação consiste na dissolução e arraste do hidróxido de
cálcio existente na massa de cimento Portland endurecido devido ao ataque de
águas, que serão responsáveis pela corrosão. A lixiviação traz prejuízos ao concreto,
em vista que com a remoção de sólidos, ocorre redução na resistência mecânica do
material e abre caminho para a entrada de gases e líquidos agressivos às armaduras
e ao próprio concreto, além da penetração de água e oxigênio, ocasionando
diminuição do pH do concreto.
Figura 9: Grau de carbonatação em função do teor de umidade (Andrade, 1992).
34
O hidróxido de cálcio retirado do concreto, além de causar perda de
resistência também traz prejuízos estéticos a estrutura. É bastante comum a
interação do produto lixiviado com o CO2 presente no ar, ocasionando a precipitação
de crostas brancas de carbonato de cálcio na superfície. Este fenômeno, conhecido
como eflorescência, é mais frequente nos concretos com porosidade nas
proximidades da superfície e é influenciado pelo tipo de material das formas, o grau
de adensamento e pela relação água-cimento. A ocorrência do fenômeno é maior
quando após um período de clima fresco e chuvoso, há um período seco e quente.
(VILASBOAS, 2004, apud NEVILLE, 1982, p. 433)
A carbonatação ocorre quando o CO2, do ar ou quando a água, se combina
com o Ca(OH)2, formando o carbonato de cálcio, CaCO3, insolúvel. Este processo
diminui o pH da solução de equilíbrio de 12,5 para 9,4, favorecendo a precipitação
desse composto (SILVA ,1995).
Para Gentil (2003) este novo pH fica entre 8,5 e 9,0. Andrade (1992) cita pH
próximos de 7 como típicos do concreto carbonatado.
Quanto mais poroso o concreto, maior a intensidade da corrosão. A
dissolução, o transporte e a deposição do hidróxido de cálcio Ca(OH)2, (com
formação de estalactites e de estalagmites), Figura 10, podem levar ao aparecimento
de eflorescência, as quais são caracterizadas por depósitos salinos de hidróxido de
cálcio dissolvido em água, com coloração branca, que emergem até a superfície do
concreto em forma de carbonato de cálcio proveniente do interior do concreto.
35
Figura 10: Lixiviação na laje de concreto. (http://www.dicionario.pro.br/dicionario/index.php/Estalactite)
2.3.1.3 Métodos usados para medir a espessura carbonatada
Helene (1986), diz que a fenolftaleína a 1% pode indicar a queda do pH
sofrida pelo concreto, contribuindo assim, para a identificação do surgimento a
corrosão.
A fenolftaleína é uma solução que quando em contato com um substrato de
pH elevado sofre uma mudança de tonalidade. Em vista dessa propriedade sua
utilização se faz necessário para a identificação da carbonatação do concreto.
Uma mesma barra de aço pode estar submetida a diferentes alcalinidades,
tendo em vista que o concreto que recobre a armadura pode apresentar diferentes
pH na mesma peça. Através da coloração obtida com a adição de fenolftaleína é
possível a identificação do pH do concreto Tabela 03.
36
Tabela 3: Diferença de coloração conforme o valor do pH do concreto, com adição da fenolftaleína.
VALORES DO Ph COLORAÇÃO
Inferior a 8,3 Incolor
Entre 8 e 9,5 Variável entre rosa e vermelho-carmim
Superior a 9,5 Vermelho-carmim
Fonte: Cascudo (1997).
2.3.2. Período de propagação
É o período que vai desde a despassivação da armadura até este atingir um
nível inaceitável de corrosão. Para que o processo da corrosão ocorra é necessário
que existam os elementos básicos, que são: eletrólito, diferença de potencial e
oxigênio.
O eletrólito é essencial na corrosão eletroquímica já que permite o movimento
de elétrons de regiões anódicas para regiões catódicas da armadura, sendo assim, o
eletrólito tem grande importância no processo como um todo. Ele se apresenta sob a
forma de película líquida sobre a superfície do aço. O teor de umidade do concreto é
considerado como o principal controlador da taxa de corrosão, porque fixa a
disponibilidade de O2 ao redor da armadura e fixa também a resistividade elétrica do
concreto CASCUDO (1997).
2.3.2.2 Oxigênio
É indispensável a presença de oxigênio para a formação da ferrugem. A
redução do oxigênio possibilita o consumo de elétrons vindos da área anôdica e
produz o radical (OH-) que reage com íons de ferro e formam os produtos de
corrosão.
37
2.4. FATORES E PROPRIEDADES DO CONCRETO LIGADAS A CORROSÃO
Cobrimento
O cobrimento do concreto é um elemento de grande importância para um bom
estado das estruturas de concreto armado. A não observação dos valores
preconizados pela norma NBR 6118, tem ocasionado diversas estruturas com
problemas, onde necessita de recuperação estrutural que quase sempre, envolve
altas somas em dinheiro, Figura 11.
O concreto quando bem executado, possui por natureza, como uma de suas
vantagens, proteger as estruturas da corrosão. Essa proteção baseia-se no
impedimento da formação de células eletroquímicas, através da proteção física e
proteção química, ( HELENE, 1986 ).
“ ... um bom cobrimento das armaduras, com concreto de alta
compacidade, sem ninhos e com um perfeito equilibro entre seus elementos
e homogeneidade garante, por impermeabilidade a proteção do aço ao
ataque de agentes agressivos externos. Esses agentes podem estar
contidos na atmosfera, em águas residuais, águas do mar, águas
industriais, dejetos orgânicos, etc. ( Helene ,1986, p.4)”
Figura 11: Laje executada sem o mínimo de cobrimento da armadura. (http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/relatos.htm)
38
Outra função do cobrimento é a proteção química das armaduras. Em
ambiente altamente alcalino, é formada uma capa ou película protetora de caráter
passivo na superfície do aço. O cobrimento protege essa capa protetora contra
danos mecânicos e ao mesmo tempo mantem sua estabilidade (Tabela 04).
Tabela 4: Correspondência entre classe de agressividade ambiental e cobrimento nominal.
Classe de agressividade ambiental
Tipo de estrutura Componente ou elemento
I II III IV
Cobrimento nominal (mm)
Concreto armado Laje 20 25 35 45
Viga/Pilar 25 30 40 50
Concreto protendido
Todos 30 35 45 55
Fonte: NBR 6118: 2007
Temperatura
Cascudo (1997), a temperatura possui grande influência no processo de
deterioração, se a temperatura sobe a um aumento na velocidade de corrosão, em
virtude da maior mobilidade iônica, por outro lado sua diminuição pode trazer o
fenômeno da condensação, as quais podem produzir incrementos locais no teor de
umidade.
Em ambientes secos a vida útil de uma estrutura tende a aumentar, pelo fato
desses ambientes não apresentar condições para o surgimento de eletrólitos, o que
não leva ao surgimento de pilhas, dificultando assim, o processo da corrosão.
39
Fissuração do concreto de cobrimento
São vários os fatores que podem levar o concreto a apresentar fissuras.
Alguns autores como Carpentier e Soretz, apud Helene (1986) provaram, ensaiando
vigas com fissuras de abertura 0,2 a 0,3 mm, que a corrosão é mais intensa quanto
maior a abertura dessas fissuras e quanto mais cedo elas aparecem.
Relação água/cimento
A relação água/cimento, é um dos principais fatores que pode levar a
armadura do concreto à corrosão, sua relação pode fazer com que o concreto
apresente características como porosidade, capacidade de absorção e
permeabilidade favorecendo a penetração de agentes agressivos ao aço.
Cascudo (1997), afirma que a relação água/cimento é de suma importância
para a proteção da armadura, em vista que esta define as características de
compacidade ou porosidade da pasta endurecida. Uma baixa relação água/cimento
resultará em um concreto com maior capacidade de resistir a agentes agressivos que
possam vir atingi-lo.
2.5. VIDA ÚTIL
Vilasboas (2004), ressalta que as causas físicas Figura 12, da deterioração
do concreto podem ser agrupadas em duas categorias: desgaste superficial (perda
de massa) devido à abrasão, erosão e cavitação; e fissuração devido a gradientes
normais de temperatura e umidade, pressões de cristalização de sais nos poros,
carregamento estrutural e exposição a extremos de temperatura tais como
congelamento ou fogo.
40
Do mesmo modo, as causas químicas Figura 13, da degradação são
agrupadas em três categorias: a) hidrólise dos componentes da pasta do cimento por
água pura; b) trocas iônicas entre fluidos agressivos e a pasta do cimento; e c)
reações causadoras de produtos expansíveis, tais como: na expansão por sulfatos,
reação álcali-agregado e corrosão da armadura do concreto, (VILASBOAS, 2004).
CAUSAS FÍSICAS DA DETERIORAÇÃO DO CONCRETO
Figura 12: Causa física da deterioração do concreto ( Metha; Monteiro, 1994).
41
DETERIORAÇÃO DO CONCRETO POR REAÇÕES QUÍMICAS
Figura 13: Deterioração do concreto por reações químicas ( Metha; Monteiro, 1994).
Souza e Ripper 1998, afimam que para uma estrutura se manter durável é
necessário um conjunto de decisões e procedimentos que garantam à estrutura e
aos materiais que a compõem um desempenho satisfatório ao longo de sua vida útil.
Essas patologias mostram que a estrutura esta apresentando problemas, que
se não resolvidas em um determinado período de tempo tende a se propagar,
levando a desvalorização do empreendimento, devido o surgimento de manchas,
fissuras, destacamento do concreto que recobre a estrutura metálica e por fim pode
levar ao fim da vida útil do bem devido a falta de manutenção adequada.
“A maior parte do conhecimento sobre os processos físico-
químicos responsáveis pela deterioração do concreto vem de
estudos de casos de estruturas no campo, porque é difícil
simular em laboratório a combinação das condições de longa
duração normalmente presentes na vida real” (METHA;
MONTEIRO, 1994, p. 121).
42
O Comité Eurointernational du Beton (CEB), estabelece níveis de deterioração
(A, B, C, D e E) em função de alguns parâmetros (cor dos produtos de corrosão,
fissuração, lascamento, perda de seção do aço e flechas).
A Tabela 05, apresenta os níveis de deterioração das armaduras de concreto
armado onde a partir do nível C, a estrutura apresenta situação crítica que requer
intervenção imediata.
Tabela 5: Níveis de deterioração de elementos de concreto armado sujeitos a corrosão de armaduras.
INDICAÇÕES
NÍVEIS DE DETERIORAÇÃO
VISUAIS A B C D E
Mudança de cor
Manchas de ferrugem
Idem ao A Idem ao A Idem ao A Idem ao A
Fissuração Algumas
longitudinais
Várias longitudinais; algumas nos
estribos.
Acentuado
Idem ao C Idem ao C
Lascamento ----------- Algum Acentuad
o
Perda de contato
aço/concreto em alguns
trechos
Idem ao D
Perda de seção do aço
----------- ~ 5% ~10% ~25%
Alguns estribos
quebrados e barras
principais flambadas
Flechas ----------- ----------- ----------- Possíveis Aparentes
Fonte: Cascudo (1997)
43
2.6. INFLUÊNCIA DO AMBIENTE
2.6.1. Corrosões em Zonas de Atmosfera Marinha
Para Geimba e Wippich (s.d), o ambiente marinho possui características que o
torna bastante agressivo as estruturas civis. A influência do ambiente marinho na
durabilidade das construções depende do micro-clima no qual a construção se
encontra, podendo ser de diferentes intensidades de degradação.
Para caracterizar os distintos meso-climas da região marinha, apresenta-se a
Figura 14. Essa divisão, por zonas de ataque, se caracteriza pelo distinto acesso de
Oxigênio e umidade (forma com que a água entra em contato com a estrutura); a
presença dessas duas substâncias, em contato com os diversos materiais e sistemas
de construção, é responsável por grande parte das manifestações patológicas
presentes nas construções existentes nas regiões litorâneas, GEIMBA e WIPPICH0 (
s.d).
Figura 14: Modos de atuação do ambiente marinho sobre a estrutura.
44
Regiões abertas onde o mar através do vento carrega uma nevoa de sais,
geralmente perto da costa, faz com que se acelere o processo de corrosão das
armaduras. Os ventos podem carregar os sais na forma de partículas sólidas ou
como gotas de solução salina contendo vários outros constituintes. A quantidade de
sais presente vai diminuindo em função da distância do mar, sofrendo influência da
velocidade e direção dos ventos predominantes A possibilidade de corrosão na
atmosfera marinha pode variar de 30 a 40 vezes maior do que na atmosfera rural
(HELENE, 1986).
2. 6.2. Corrosão em Ambiente Urbano, Rural, Industrial e Viciado
Segundo Geimba e Wippich (s.d), o meio ambiente urbano, por suas
características de concentração populacional, provoca alterações no meio ambiente
original. Essas alterações, quando se estuda a degradação das construções, em
especial das estruturas de concreto, passa pela ocorrência de chuvas ácidas,
deposição de partículas sólidas e lançamento de dióxido de carbono na atmosfera,
responsável pela carbonatação dos concretos e consequente corrosão das
armaduras.
Ainda segundo Geimba e Wippich (s.d), a manifestação patológica com maior
incidência, e também com maior responsabilidade estrutural, é a corrosão das
armaduras presentes no concreto armado. Por exemplo, podem ser apresentados os
seguintes levantamentos:
a) Andrade (1997), realizou um levantamento no Recife e chegou a
percentuais de 64%;
b) Nince e Clímaco (1996), em levantamento realizado no Centro-Oeste,
apresentam percentuais de 30% de incidências referentes à corrosão de
armaduras;
c) Carmona e Marega (1988), apresentaram percentuais semelhantes aos de
Nince e Clímaco (1996) para o Sudeste;
45
d) Dal Molin (1988) chegou a índices de 40% das manifestações analisadas,
com base em atendimentos realizados pelo CIENTEC, referentes à corrosão
de armaduras.
As pesquisas feitas nas diversas partes do Brasil evidencia que o problema da
corrosão não se concentra em uma única parte. Embora os dados tenham sido
coletados a algum tempo essa manifestação patológica ainda persiste, talvez com
mais intensidade, em vista que as estruturas do Brasil vem envelhecendo, e a
quantidade de industrias aumentado em todo o país.
Já locais abertos, longe de fontes poluidoras do ar, com fraca agressão as
armaduras no concreto, pelo lento processo da redução da proteção química
proporcionada pela película passiva pela alcalinidade. Por falta de ácidos, gases
suficientes para depositarem nas superfícies expostas, o aceleramento do processo
de carbonatação fica impedido, sendo mais lento (HELENE, 1996).
Com relação a atmosfera industrial que é uma das mais agressivas à
estrutura, seus gases contribuem para a redução da alcalinidade, podendo acelerar o
processo de corrosão em 60 a 80 vezes se comparado ao ambiente rural. Para
Helene (1986), a ação destrutiva gerado por essa atmosfera, deve ser considerada
sempre em conjunto com a umidade relativa do ar, pois se não atingida a umidade
critica não haverá um processo corrosivo acentuado.
Regiões fechados com baixa taxa de renovação do ar, onde pode haver uma
intensificação da concentração e até geração de gases agressivos as armaduras de
concreto são locais bastante perigosos as estruturas. Um exemplo é a ação do écido
sulfúrico gerado em coletores e interceptadores de esgoto (HELENE, 1986).
46
2.7. FISSURAS E LASCAMENTOS DO CONCRETO CAUSADOS POR
CORROSÃO
Gentil (2003), choques mecânicos podem danificar o concreto causando
fissuras, podendo favorecer a penetração de eletrólitos e gases aumentando com
isso o ataque à armadura.
O produto da corrosão passa a ocupar um volume 3 a 10 vezes superiores ao
volume inicial do aço no concreto, esses produtos expansivos vão se acumulando
cada vez mais ao redor da armadura produzindo esforços contra o concreto. Tais
esforços geram tensões que culminam com a fissuração das peças de concreto,
Figura 15. As fissuras produzidas se manifestam na direção paralela a barra
corroída, essas fissuras aumentam com o passar do tempo o que implica posterior
lascamento o concreto (CASCUDO, 1997).
Figura 15: Esforços no concreto, devido a corrosão da armadura. (Cascudo, 1997).
47
2.7.1. Fissuras causadas por carbonatação
Segundo Freire (2005), o processo de carbonatação ocorre
preponderantemente ao longo das paredes das fissuras. Sendo esta carbonatação,
mais rápida que as demais.
Figueireido (1993), diz que é através das fissuras que o CO2 consegue
penetrar no concreto mais rapidamente. Isto depende da dimensão de abertura da
fissura, da quantidade de íons OH- e da água no seu interior Figura 16.
Figura 16: Esquema de carbonatação no interior da fissura (Figueiredo, 1993).
2.7.2. Fissuras causadas por ataque de sulfatos
Vilasboas (2004), afirma que ao se avaliar o perigo de ataque por sulfatos,
deve-se conhecer a movimentação da água contendo a substância sobre a estrutura.
O ataque será mais intenso se o concreto estiver exposto de um só lado à pressão
de água contendo sulfato. Similarmente, saturação e secagem alternadas acarretam
à deterioração rápida. Por outro lado, se o concreto estiver completamente
enterrado, não havendo renovação da água subterrânea ou diferencial de umidade
nas suas faces, as condições serão muito menos severas.
48
Segundo o mesmo autor o concreto atacado por sulfatos tem, como
característica, uma aparência esbranquiçada. A degradação comumente se inicia nos
cantos e arestas, sendo posteriormente seguida por uma fissuração progressiva e
um desprendimento de lascas que reduzem o concreto a uma condição frágil.
“Soluções contendo íons sulfato são, também, meios agressivos ao concreto, causando perda de resistência, expansões volumétricas, trincas e degradação. Os íons sulfato reagem com o componente C3A do cimento; havendo suficiente quantidade de água, dão lugar à etringita, fortemente hidratada, muito volumosa e expansiva. Este material formado provoca a fissuração do concreto, facilitando posteriormente a penetrações de agentes agressivos”. (FREIRE, 2005, p. 47).
Esse tipo de fissura acontece bastante em estruturas localizadas em ambiente
marinho, como mostrado na Figura 17.
Figura 17: Fissuras causadas por sulfatos presentes na água do mar (www.revistatechne.com.br/engenharia civil/160/imprime179251.asp).
49
2.7.3. Fissuras causadas por ataque de cloretos
Figueireido (1993) assegura que a corrosão de uma estrutura se da em
regiões expostas à água, vapor ou solos que contenham íons cloreto, sendo que
esses agentes se apresentam com maior intensidade em regiões fissuradas.
A presença de cloretos na água num teor acima do limite pode provocar
corrosões de armaduras, além de manchas e eflorescências superficiais. O uso de
águas inadequadas na operação de cura dos concretos acarreta maiores problemas
do que no amassamento, em virtude de sua maior ou menor renovação constante.
Os cloretos podem se integrar ao concreto durante seu preparo como também
pode ser incorporado depois da estrutura pronta, como ocorre com algumas
estruturas devida a utilização de produtos de limpeza contendo tais íons. A Figura
18, mostra uma estrutura bastante avariada devido a presença de íons cloretos.
Metha; Monteiro (1994), ressalta que quando grandes quantidades de cloretos
estão presentes, o concreto tende a conservar mais umidade, o que também
aumenta o risco da corrosão do aço. Com a passividade da armadura localmente
destruída, ocorre um aumento da taxa de corrosão.
Figura 18: Corrosão de armaduras por ataque de cloretos (http://patologiaestrutura.vilabol.uol.com.br/relatos.htm).
50
2.8. TIPOS DE CORROSÃO ENCONTRADOS NA ARMADURA DE CONCRETO
ARMADO
2.8.1 Corrosão uniforme
Como pode ser percebido através do próprio nome, este tipo de corrosão se
da de maneira generalizada em toda a superfície da armadura, podendo ser de forma
regular ou irregular (faixas com uma corrosão mais acentuada).
HUERTA (1997), afirma que esse tipo de ataque se da de forma homogênea,
sobre toda a superfície metálica, e portanto a penetração media é aproximadamente
a mesma em todos os pontos.
2.8.2 Corrosão por pite
O que caracteriza esse tipo de lesão é o modo como se da a corrosão, seu
ataque se dá de forma localizada, acarretando uma perfuração na armadura,
enquanto que regiões vizinhas se mantem intactas.
Esse tipo de corrosão não é muito comum em estruturas de concreto armado,
os casos mais comuns desse tipo de corrosão ocorrem em peças metálicas imersas
em água do mar (HELENE, 1986).
51
2.8.3 Corrosão sob tensão fraturante.
É um tipo de corrosão localizada que se da em estruturas submetidas a ação
de tração, encontrada com mais frequência em estruturas de concreto protendido. É
um tipo de corrosão bastante perigoso já que a estrutura com esse tipo de problema
não apresenta características e a estrutura pode vir ao colapso sem um aviso prévio.
Segundo Andrade (1992), esse tipo de tensão causa microfissuras que vai
progredindo muito rapidamente, sendo a única forma de confirmar a atuação de um
fenômeno desse tipo é mediante um estudo cuidadoso das superfícies da fratura.
A figura 19, destaca esses três tipos de corrosão mostrando como cada uma
pode ser percebida na armadura do concreto.
Figura 19: Ilustração dos três tipos de corrosão (Cascudo,1997).
52
3 VERIFICAÇÃO DO PROCESSO CORROSIVO NOS POSTES
A verificação do processo corrosivo se realizou no dia 17 de dezembro de 2011,
onde foi preciso a utilização de alguns equipamentos como câmera fotográfica para
registrar os sintomas do processo, caderno e canetas para fazer um croqui da
distribuição das estruturas analisadas e um recipiente contendo uma solução de
fenolftaleína para indicar a carbonatação da peça.
Procurou-se realizar a verificação em um dia ensolarado para que a umidade não
interferisse nos resultados.
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL
A verificação foi realizado no conjunto Feira VI, pertencente ao bairro Campo
Limpo, em Feira de Santana – BA.
O conjunto Feira VI, conhecido inicialmente como Conjunto Habitacional Áureo
Filho, teve como proposta inicial servir de residência para os policiais do Batalhão de
Polícia, e com o passar do tempo este cenário foi modificando-se, vindo também a
ser local de residência de muitos funcionários da UEFS e seus estudantes, Figura
20.
53
Figura 20: Vista área do conjunto feira VI (www.feira6.com.br).
Embora o conjunto esteja distante do centro da cidade, fora do anel rodoviário
que a cerca, possui uma boa infraestrutura capaz de receber estudantes de várias
regiões da Bahia.
Por se tratar de uma área bastante ampla procurou-se delimita-la, realizando o
estudo apenas na parte circunscrita pela cor laranja, acreditando-se que esta área
seja capaz de representar toda a área deste conjunto, Figura 21.
54
Figura 21: Conjunto feira VI em planta (www.feira6.com.br).
A estrutura de concreto armado selecionada foi a dos postes de iluminação
pública, que fazem parte do conjunto, sue estrutura possui seção duplo t (DT) –
Possui seção em “ H ” e a conformação tronco-piramidal, como na figura 22.
Figura 22: Postes de seção DT (http://www.interpostes.com.br/postes.php)
55
3.2 CARACTERIZAÇÃO DOS DANOS
Objetivando a obtenção dos dados, primeiramente se realizou uma análise
visual em todos os postes estudados, registrando as manifestações patológicas
provocadas pela corrosão das armaduras através de fotografias. Constatou-se que
32 entre 50 postes apresentou o problema.
Na grande maioria das estruturas percebeu-se que essa patologia se dá na
base do terreno natural. Para Helene (1986), a umidade relativa em uma construção
pode variar segundo a microrregião que se considere, é mais comum encontrar
casos de corrosão em bases de pilares do que em sua parte superior, devido à
umidade próxima ao solo ser maior.
A fim de se verificar a profundidade da carbonatação aplicou-se em algumas
estruturas uma solução de fenolftaleína a 1%, percebendo-se que a frente de
carbonatação avança em direção ao interior do concreto despassivando a armadura,
tornando a estrutura defeituosa.
Para os postes utilizados nos sistemas de distribuição de energia elétrica, a
NBR 8451, (Postes de concreto armado e protendido para redes de distribuição e de
transmissão de energia elétrica) estabelece a garantia de vida média de 35 anos,
com taxa de tolerância de 6%, período no qual o poste deve manter todas as
características básicas de resistência mecânica nominal e flechas nominal e residual
e não apresentar indicação visual de quaisquer trincas ou rachaduras que
comprometam a vida útil da armadura e desempenho do poste.
A armadura longitudinal ou transversal deve possuir cobrimento de concreto
com espessura mínima de 15 mm, com exceção dos furos e da armadura transversal
dos postes duplo T, o caso em análise, onde admite-se 10 mm como mínimo (NBR
8451, 2011).
Durante o levantamento dos dados verificou-se a data de fabricação dos
postes, percebendo suas elevadas idades. A grande maioria dos postes apresenta
idade entre 29 a 31 anos, onde segundo a NBR 8451 (2011) deveria possuir suas
56
características básicas.
Muitos dos postes em estudo apresentaram os sintomas caracterizado por
Cascudo, contrariando o prazo de vida útil determinada pela NBR 8451.
A Figura 23 mostra os danos ocorridos na base do poste 01, onde pode-se
observar a exposição da armadura devido a perda de parte do concreto que o
recobria, além de algumas fissuras, onde segundo o Comité Eurointernational du
Beton (CEB), pode estar enquadrado no nível de deterioração B.
Já no poste 02 percebeu-se uma intensa corrosão da armadura, o qual faz
com que a estrutura corra risco de sofrer um colapso. Esta estrutura apresenta
grande quantidade de fissuras além de possuir grande parte da armadura da base
exposta a meio ambiente. Observando pode perceber a grande diminuição das
seções da armadura além de armaduras totalmente quebradas, Figura 24.
Embora o poste em questão tenha data de fabricação no ano de 1982, onde
segundo a norma deveria apresentar boas condições de uso, a estrutura apresenta
situação crítica que requer cuidados imediatos.
Figura 23: Corrosão na base do poste
57
Segundo o CEB a estrutura está inserida na categoria E de deterioração,
estágio crítico, onde a peça já deveria ter sido vistoriada, afim de se tomar medidas
para sua recuperação ou substituição.
O poste 03 apresenta danos bastante semelhantes ao do poste 01, pequenas
fissuras espalhadas em toda a base e um desprendimento de parte do concreto
ocorrido pela expansão da armadura devido o processo corrosivo, Figura 25.
Figura 24: Intensa corrosão com ruptura da armadura.
58
Figura 25: Desprendimento de parte do concreto.
O poste 5 é outro elemento bastante deteriorado, apresentando fissuras em
todo o corpo da estrutura, não apenas na base, além de grande exposição de sua
armadura e grande desprendimento do concreto que a recobre, Figura 26.
O poste em questão não se encontra em perfeitas condições de uso,
perdendo muito de sua resistência mecânica.
59
O poste 8 apresenta todas as características do processo corrosivo
apresentada por Cascudo, fissuras no concreto paralelas às armaduras;
fragmentação e destacamento do cobrimento; lascamento do concreto em estágios
avançados; exposição das armaduras corroídas, apresentando produtos que se
avolumam radialmente as barras (ferrugem); Comprometimento da aderência aço-
concreto; manchas na superfície do concreto com coloração “ferruginosa”.
Por ser uma estrutura bastante danificada resolveu-se escolhê-lo para a
aplicação da solução de fenolftaleína, em uma região recém exposta e limpa,
sabendo-se que a zona carbonatada se apresentaria incolor, e a não carbonatada
apresentarias uma coloração rosada.
Aplicou-se a solução de fenolftaleína em dois pontos distintos do poste onde
se pode notar pouca diferença de coloração nos pontos.
Figura 26: Estrutura em estado crítico.
60
A Figura 27 mostra a coloração do local onde se foi colocado o produto, nota-
se uma pequena mudança de cor na região mais superficial, por ser uma região
pintada com tinta a base de cal.
A carbonatação inicia-se na superfície da estrutura e forma a “frente de
carbonatação”, que avança em direção ao interior do concreto e quando alcança a
armadura ocorre a despassivação do aço o que lhe torna vulnerável.
O segundo local onde se aplicou a solução foi obtido através de choque
mecânico em local que apresentava pequena fissura, o que fez expor parte de uma
região ainda em “perfeito estado”. Ao deixar o local exposto foi necessário uma
limpeza a fim de se tirar o material pulverulento que se encontrava na superfície.
O resultado encontrado mostrou que o local já estava carbonatado, devido a
não mudança de cor após a aplicação da fenolftaleína, Figura 28.
Figura 27: Coloração do local após aplicação da fenolftaleína.
61
(a) (b)
©
Figura 28: (a) corresponde ao local de ensaio; (b) limpeza do local; (c) vista após a aplicação da solução de fenolftaleína.
62
O poste 41 representado pela Figura 29 mostra uma deterioração típica de
“pé” de pilar com destacamento de parte do concreto de cobrimento e exposição das
armaduras.
Outro poste que apresenta deteriorações em sua base é o 43, as fotos
mostram um destacamento do concreto que recobre a armadura, além de algumas
fissuras em sua base.
Ao longo do “corpo” da estrutura nota-se algumas exposições da armadura,
indicando que a corrosão não esta atuando apenas em sua base, Figura 30.
Figura 29: Deterioração típica de “pé” de pilar.
63
A partir dos dados coletados constatou-se que a grande maioria dos postes
apresenta algum sintoma de corrosão, essas estruturas estão distribuídas de forma
heterogênea em toda a área, a Figura 31 representa a localização de cada poste,
onde os quadrados em vermelhos representam os postes que possuem a
manifestação patológica.
A tabela resumo mostra a condição de cada poste de acordo com o Comité
Eurointernational du Beton (CEB), indicando o nível de deterioração de cada
estrutura, Tabela 06.
Figura 30: Corrosão em toda a estrutura.
64
Figura 31: Distribuição dos poste no local de estudo (próprio autor).
65
Tabela 6: Níveis de deterioração dos postes estudados de acordo com o Comité Eurointernational du Beton (CEB).
66
O gráfico mostra em porcentagem, o grau de deterioração que se encontra
cada estrutura, sendo esses resultados correspondentes aos 32 postes que
apresentarão os sintomas da corrosão.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
A B C D E
%
Grau de deterioração
Série1
Figura 32: Grau de deterioração dos postes estudados, segundo o CEB.
67
4. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Após a obtenção dos dados, chega-se a conclusão de que o principal fator de
degradação dos postes é a carbonatação, sendo na base da estrutura o local com
maior incidência e com maior gravidade da corrosão. A elevada incidência da
manifestação nos poste indica a necessidade de atenção ao local.
É importante ressaltar que para a conservação da vida útil dos postes é
necessário manter um programa de inspeção/manutenção preventiva das estruturas.
Pinturas provavelmente a base de cal foram utilizadas para minimizar os efeitos da
carbonatação, devido sua alta alcalinidade, o que parece não apresentar os efeitos
esperados.
A idade das estruturas indica a necessidade da concessionária de energia do
estado inspecionar e planejar a remoção dos mesmos, devido à inviabilidade de sua
recuperação.
A fenolftaleína aplicada no poste apresentou-se com uma coloração incolor
indicando a diminuição do pH do concreto, e consequentemente a sua carbonatação.
O fato de o concreto absorver água com facilidade e perdê-la com dificuldade faz
com que a estrutura apresente um meio favorável a tal fenômeno.
A grande exposição das armaduras, assim como o lascamento do concreto,
ressalta a gravidade do processo corrosivo que esta acontecendo nos postes,
levando a dúvida se o problema está relacionado á má qualidade na fabricação das
peças ou a falta de manutenção das mesmas.
68
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