Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná. DCC Departamento de Construção Civil

Transcrição

1 Prof. Dr. Marcelo Medeiros 1 DISTRITO FEDERAL (Nince, 1996) 30% RIO GRANDE DO SUL (Dal Molin, 1988) 11% Incidência da corrosão de armaduras (Carmona e Marega, 1988) 27% PERNAMBUCO (Andrade, 1997) 64% REGIÃO AMAZÔNICA (Aranha, 1994) 46% 33 Incidência % Incidência da corrosão de armaduras Má Execução Fissura de Armadura Descolamento Umidade Mudança de Uso Colapso Incidência de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado a Nível Nacional (Carmona & Marega, 1988) 4 Incidências % Incidência da corrosão de armaduras 26, Flechas Fissuras Infiltrações Esfoliação Desagregação Segregação Recalque Colapso Parcial ou Total Armadura Exposta Carbonatação Outras Incidência de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado no Distrito deral (Nince, 1996) 55 14% 11% Incidência da corrosão de armaduras 11% 30% 6% 14% 1% 11% 2% Fundação Eletroduto Assentamento Plástico Retração por Secagem Dessecação Superficial Gradiente Térmico de Armaduras Sobrecarga Detalhe Construtivo Incidência de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado no Rio Grande do Sul (Dal Molin, 1988) 66 1

2 Incidência da corrosão de armaduras Incidência da corrosão de armaduras 16% 2% 1% 1% 2% 5% 2% 64% de Armaduras Problemas Estruturais Detalhes Construtivos Desagregação do Concreto Ataque Químico Recalque Diferencial Infiltrações Outros 8% 4% 5% 2% 9% 2% 2% 10% 12% de Armaduras Movimento Térmico Eletrodutos Infiltrações Retração 46% Sobrecarga Desagregação do Concreto Recalque Diferencial Segregação do Concreto Outros Incidência de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado em Pernambuco (Andrade, 1997) 7 7 Incidência de Manifestações Patológicas em Estruturas de Concreto Armado na Amazônia (Aranha, 1994) 8 EXEMPLOS QUE ILUSTRAM O PROBLEMA DE CORROSÃO DE ARMADURAS Condições termodinâmicas para que haja corrosão eletroquímica: ddp eletrólito conexão elétrica No concreto armado é assim

3 DESEMPENHO DA ESTRUTURA Grupo de Materiais de Construção Causas da formação da pilhas no concreto armado: Será que no concreto tem eletrólito suficiente para que haja corrosão? aeração diferencial; concentração salina diferencial; tensão diferencial. Teor de umidade ao ar Teor de umidade saturado ± 3% ± 6% ± 75 l/m 3 ± 150 l/m 3 Densidade do concreto 2500 kg/m Se no concreto sempre existe as condições termodinâmicas para que haja corrosão, por que tudo quanto é estrutura não está corroendo? Condições para destruição da capa passivante de óxidos: Presença de Cl - ou qualquer outro íon despassivante; Redução da alcalinidade do material. A película passivadora de óxidos ainda não foi rompida Agressividade: Cl - CO Fases da Vida útil Fases da Vida útil Fases: Iniciação Propagação Estrutura nova Estrutura reparada Sem medidas de proteção Com medidas de proteção Limite crítico ÁREA DE DESEMPENHO INACEITÁVEL Desenvolvimento da corrosão: Presença de H 2 O e O TEMPO 18 3

4 Formação de compostos expansivos: Força de expansão 15 MPa (OH)3 3H2O (OH)3 (OH)2 2O3 3O4 O Força de expansão 15 MPa Volume (m 3 ) 2 + 2H 2 O + O OH OH - 2(OH) 2 2(OH) 2 + H 2 O + 1/2O 2 2(OH) Artigo: tendência à corrosão em pilares Prof. Dr. Marcelo Medeiros Guilherme Balbinot Prof. Dr. Paulo Helene Medeiros (2005) Artigo: tendência à corrosão em pilares 23 Rocha (2012)

5 Artigo: tendência à corrosão em pilares Critério de avaliação: ASTM C 876 (2009) Valor de potencial de corrosão Probabilidade de estar ocorrendo corrosão > 90% E corr < -350 mv Aproximadamente 50% -200 mv < E corr > -350 mv < 10% E corr > -200 mv Edifício 1 Edifício 2 Edifício 3 Edifício 4 DETALHES prédio com 14 pavimentos tipo + dois últimos andares compostos por apartamento de dois pavimentos + térreo + dois subsolos = total 21 pavimentos prédio com 35 pavimentos tipo + último andar compostos por apartamento de dois pavimentos + andar de casa de máquinas + térreo + dois subsolos = total 40 pavimentos prédio com 14 pavimentos tipo + dois últimos andares compostos por apartamento de dois pavimentos + térreo + dois subsolos = total 21 pavimentos prédio com 14 pavimentos tipo + dois últimos andares compostos por apartamento de dois pavimentos + térreo + dois subsolos = total 21 pavimentos

6 Fato de freqüentemente o surgimento de corrosão de armaduras ocorrer na base de pilares, alastrando-se posteriormente para as regiões superiores MEDEIROS, M. H. F.; BALBINOT, G. B.; HELENE, P. Inspeção em prédios no Rio de Janeiro: corrosão em pilares. Concreto & Contrução, v. Ano 38, p , Prof. Dr. Marcelo Medeiros (2005)

7 As reações dos hidróxidos com o CO 2, que ocorrem essencialmente na presença de água. concreto Material muito alcalino ph = 12 a 14 causa Presença de Ca(OH) 2, NaOH, KOH Reações: Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O (mais comum) NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O CO 2 da atmosfera Ca(OH) 2, NaOH, KOH + = Carbonatos de Ca, Na e K KOH + CO 2 K 2 CO 3 + H 2 O 3737 Conseqüência: ph diminui para menos de Reação ocorre de fora para dentro rramentas necessárias: Escala, paquímetro, régua, etc 3939 Ponteiro e marreta Pincel Solução indicadora ácido-base: nolftaleína (1 g de fenolftaleína + 49 g de alcool + 50 g de água) ou Timolftaleína (1g de timolftaleína + 99 g de água) 4040 Influência da U.R. Estados de umidade dos poros (2005) (2005) 4141 ISAIA, 2005 Pag

8 Influência dos parâmetros de dosagem Influência dos parâmetros de dosagem ISAIA, 2005 (Pag ) 4343 ISAIA, 2005 (Pag ) 4444 Prof. Dr. Marcelo Medeiros Medeiros (2005) Rompem a película de óxidos de forma pontual Porque é tão perigoso?

9 3 Peculiaridade do ataque: Por hidrólise : 6Cl Cl Cl 6Cl 2 Cl Cl 3 ( OH) ( OH) Os íons cloretos ficam livres ao final do processo Peculiaridade do ataque: Os íons cloretos agem como catalisador da corrosão, sem baixar os valores de ph. Isto ocorre quando existe concentração suficiente de cloretos na superfície da barra a ponto de quebrar pontualmente a camada passiva. BROOMFIELD (1997) Morfologia Medeiros (2008) Cloretos Livres ASTM C 1218 Disponíveis para reação de corrosão Cloretos Combinados ASTM C 1152 Na forma de cloroaluminatos Cloretos livres + Cloretos combinados = cloretos totais 5151 Unidade: % de Cl - /kg de cimento 5252 PAÍS NORMA Critério de avaliação: LIMITE MÁXIMO DE Cl- PARA LIMITE REFERIDO A CONCRETO CONCRETO ARMADO PROTENDIDO BRASIL NBR ,05% --- Água de amassamento NBR ,05% Cimento ESPANHA EH-88 0,40% --- Cimento ESTADOS ACI 222 0,20% 0,08% Cimento UNIDOS 0,30% ambiente normal 0,06% Cimento ACI 318 0,15% ambiente com cloretos 1,00% ambiente seco EUROPA CEB 0,05% 0,025% Concreto CEB-FIP 0,40% 0,20% Cimento ENV 206 1,00% concreto simples 0,20% Cimento 0,40 INGLATERRA CP % 0,35% 100% 0,06% Cimento 100% 0,50 JAPÃO JSCE SP-2 0,60 kg/m 3 0,30 kg/m 3 Concreto (HELENE, 1993) 5353 procedimento da ASTM C

10 Segundo HELENE (1993), embora sejam os cloretos solúveis em água os únicos que podem provocar a corrosão, é conveniente determinar os cloretos totais, pois parte dos combinados podem vir a se tornar livres devido a fenômenos como a variação da temperatura e a ocorrência da carbonatação. A determinação do teor de cloretos totais proporciona a avaliação do grau de contaminação do concreto de forma comparativa, pois praticamente todas as normas estabelecem o limite de cloretos em termos de cloretos totais (HELENE, 1993). Discutido na seção 3.2 (Helene, 1993) 5555 Documentos de referência ANDRADE, C. Manual para diagnóstico de obras deterioradas por corrosão de armaduras. São Paulo, Pini, ASTM C876 (1992) Standard test method for half cell Potencials of uncoated reinforcing steel in concrete. BROOMFIELD, J. P. Corrosion of steel in concrete Understanding, investigation and repair. 1a ed. Londres: E & FN SPON, CASCUDO, O. O controle da corrosão de armaduras em concreto. São Paulo: Pini, HELENE, P. Contribuição ao Estudo da em Armaduras de Concreto Armado. Tese de Livre Docência, MEDEIROS, M. H. F.; BALBINOT, G. B.; HELENE, P. Inspeção em prédios no Rio de Janeiro: corrosão em pilares. Concreto & Contrução, v. Ano 38, p , MEDEIROS, M. H. F.; KNUUTILA, M.; PEREIRA, E.; HELENE, P. Inspection of Buildings in Rio de Janeiro-Brazil: Proving the greater tendency of corrosion at the base of reinforced concrete columns using potential corrosion technique. American Journal of Engineering Research (AJER), v. 2, p ,