EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM AÇO

Transcrição

1 CONSTRUÇÃO CIVIL III TC 038 EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS EM AÇO PROF. ANA PAULA BRANDÃO CAPRARO 10/04 12/04 17/04 19/04 24/04 26/04 03/05 08/05 HISTÓRICO ESTRUTURAS METÁLICAS DETALHES CONSTRU. ESTRUTURAS METÁLICAS FALHAS E MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS CORROSÃO EM ESTRUTURAS DE AÇO PREPARO E PINTURA DE ESTRUTURAS DE AÇO RESISTÊNCIA E PROTEÇÃO AO FOGO LIGHT STEEL FRAME AVALIAÇÃO PREPARAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE DE AÇO A preparação da superfície de aço é realizada com dois grandes objetivos: PREPARO E PINTURA DE ESTRUTURAS EM AÇO PROF. ANA PAULA BRANDÃO CAPRARO O primeiro consiste em remover da superfície materiais que possam impedir o contato da tinta com a mesma. O segundo, diz respeito à necessidade de se criar um adequado perfil de rugosidade capaz de permitir a ancoragem mecânica da primeira demão da tinta de fundo ao substrato. 1

2 PREPARAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE DE AÇO PREPARAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE DE AÇO A preparação de superfície constitui uma etapa importantíssima na execução de uma pintura industrial, sendo especificamente diferente para cada tipo de substrato. O grau de preparação de superfície depende de: restrições operacionais do custo de preparação do tempo dos métodos disponíveis do tipo de superfície da seleção de tintas em função da agressividade do meio ambiente. CONTAMINANTES Qualquer material diferente da composição do aço, mesmo se tratando de óxidos ou sais do ferro, sobre a superfície do aço é considerado um contaminante. Classificação dos contaminantes de acordo com a sua natureza: O aquecimento do aço carbono a temperaturas situadas entre 575 o C e 1370 o C provoca a formação de uma camada de óxidos denominada carepa de laminação. Esta película é formada por três camadas de óxidos sobrepostas: ustita (FeO), magnetita (Fe 3 O 4 ) e hematita (Fe 2 O 3 ). Óleos e Graxas Suor Compostos Solúveis 2

3 A carepa formada é uma película cinza-azulada, muito dura, aderente e lisa, que recobre completamente o aço, e cuja espessura média pode variar de 10 a 1000 μm. A carepa recentemente formada tem as seguintes características: É aderente; É impermeável; É dura; É lisa. A FORMAÇÃO DA CAREPA É POSITIVA ENTÃO? 3

4 Devido ao fato da carepa possuir coeficiente de dilatação diferente do aço, ela acaba trincando durante os ciclos naturais de aquecimento e resfriamento, permitindo a penetração de água, oxigênio e contaminantes variados. A presença de eletrólitos causa a formação de uma pilha, onde o aço é oxidado e a reação de redução do oxigênio acontece sobre a carepa. Depois de algum tempo de ataque, a ferrugem progride por baixo da carepa, expulsando-a da superfície do aço. CORROSÃO 4

5 Um outro problema com a carepa é que ela, sendo muito lisa, não fornece a rugosidade necessária ao perfeito ancoramento mecânico da tinta. A carepa, como visto, não protege o aço da corrosão atmosférica. Ela precisa ser removida antes de se iniciar o processo de pintura, pois, uma vez trincada, ela reterá os constituintes necessários ao processo corrosivo. A pintura sobre a carepa não evitará que o processo de corrosão continue, pois toda tinta, seja ela qual for, é permeável à passagem de oxigênio e vapor de água. A ferrugem se expandirá e terminará com a ruptura da película de tinta. O preparo de superfície é realizado com dois objetivos principais: Limpeza superficial: Trata-se da remoção da superfície de materiais que possam impedir o contato direto da tinta com o aço, tais como pós diversos, gorduras, óleos, combustíveis, graxas, ferrugem, carepa de laminação, resíduos de tintas, suor e outros. O nível requerido de limpeza superficial variará de acordo com as restrições operacionais existentes, do tempo e dos métodos disponíveis para a limpeza, do tipo de superfície presente e do sistema de pintura escolhido. 5

6 O preparo de superfície é realizado com dois objetivos principais: Ancoragem mecânica: O aumento da rugosidade superficial proporciona um aumento da superfície de contato entre o metal e a tinta, contribuindo, desse modo, para o aumento da aderência. O perfil de rugosidade especificado está ligado à espessura da camada seca. A necessidade de grau mínimo de limpeza superficial varia de acordo com o tipo de tinta e com as condições a que estas ficarão expostas. A norma mais empregada para a preparação da superfície do aço é a Norma Sueca SIS Graus de Enferrujamento da Superfície de Aço Laminado a Quente e Graus de Preparo destas Superfícies para Aplicação de Revestimentos Anticorrosivos. REMOÇÃO DE OLEOSIDADES (LIMPEZA FÍSICO-QUÍMICA) A remoção de todo óleo ou graxa, provenientes de contato com as mãos, óleos protetivos para armazenamento e transporte, óleos utilizados em corte, estampagem, trefilagem, pastas desmoldantes de polimento e quaisquer outros contaminantes deste tipo é essencial ser realizada antes mesmo de qualquer preparação complementar da superfície. ITEM OBRIGATÓRIO REMOÇÃO DE OLEOSIDADES (LIMPEZA FÍSICO-QUÍMICA) Soluções apropriadas de produtos alcalinos, emulsificantes, desengraxantes, vapor d água e solventes são comumente utilizados. O método mais usual é por remoção com solventes. O procedimento é realizado com panos brandos e limpos, embebidos em solvente do tipo xilol. Os procedimentos recomendados estão na norma SSPC -SP1 (Japonesa). 6

7 LIMPEZA COM FERRAMENTAS MANUAIS St 2 Consiste basicamente na remoção da camada de óxidos e outros materiais não aderentes por meio de raspagem, escovamento, lixamento e outros métodos ou ferramentas manuais. Este método não apresenta boa eficiência na preparação de superfícies e corresponde ao método SSPC -SP2 e devem obedecer a ISO ST2. 1) Lixamento manual LIMPEZA COM FERRAMENTAS MANUAIS St 2 Deve ser feito com lixas à prova de água (que não se desmancham quando molhadas). Os movimentos de lixamento devem ser circulares, cobrir toda a superfície a ser limpa e a lixa trocada assim que se perceber que foi desgastada na operação. 1) Lixamento manual LIMPEZA COM FERRAMENTAS MANUAIS St 2 2) Escovamento LIMPEZA COM FERRAMENTAS MANUAIS St 2 Com escovas de madeira com cerdas de aço. Sequência das lixas começando por uma lixa mais grossa até a mais fina. 7

8 LIMPEZA COM FERRAMENTAS MANUAIS St 2 3) Mantas não tecidas de fibras sintéticas LIMPEZA COM FERRAMENTAS MECÂNICAS St 3 Processo mais efetivo e menos trabalhoso do que a limpeza manual, com o objetivo de remover a camada de óxidos e outros materiais não muito aderentes. Consiste na limpeza minuciosa através de escovas de aço rotativas, ferramentas de impacto, tipo pistolas de agulhas e lixadeiras. LIMPEZA COM FERRAMENTAS MECÂNICAS LIMPEZA COM FERRAMENTAS MECÂNICAS Neste processo, deverá ser tomado o cuidado de não polir a superfície metálica, uma vez que isto reduzirá a aderência da pintura subsequente. No SSPC-SP3 estão descritos os métodos e estes devem obedecer a ISO ST3. 8

9 Método mais eficiente para a remoção da camada de óxidos e outras substâncias depositadas sobre a superfície, empregando abrasivos projetados a altas pressões. Este tipo de limpeza é mais recomendável por apresentar grande eficiência, limpeza adequada e deixar na superfície uma rugosidade excelente para boa ancoragem da película de tinta. Areia Granalhas de Aço Sinterball (Bauxita sinterizada esférica) CO2 congelado Esferas cerâmicas Plásticos granulados (ureia, acrílico, poliester e melamina) 9

10 Quanto melhor o grau de limpeza e maior o perfil de rugosidade, maior será a adesão das tintas e melhor o desempenho e a durabilidade do esquema de pintura. Grau A superfície de aço com carepa de laminação aderente, mas com pouca ou nenhuma oxidação. Existem quatro graus de oxidação que devem ser observados quando se faz necessária a utilização de um jateamento abrasivo, especificados conforme a norma ISO 8501 (registro fotográfico). 10

11 Grau B superfície de aço com início de oxidação e da qual a carepa de laminação começou a desprender. Grau C superfície de aço na qual a carepa de laminação já deu lugar a oxidação, podendo o restante ser removido por raspagem. Grau D superfície de aço onde já se apresenta corrosão acentuada com presença de pits e alvéolos. A necessidade de especificar o grau de limpeza é estabelecer as condições mínimas aceitáveis para a perfeita ancoragem do revestimento a ser aplicado, evitando que a superfície seja completamente limpa, sem a menor contaminação por carepas ou óxidos, apresentando a característica cor cinza claro sem manchas, o que exigiria maiores tempos operacionais, muitas vezes desnecessariamente. 11

12 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato ligeiro (Brush Off) Sa 1 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato ligeiro (Brush Off) Sa 1 Limpeza ligeira e precária, pouco empregada para pintura, exceto em alguns casos de repintura. A retirada do produto de corrosão neste caso é em torno de 5%. Jato ligeiro (Brush Off) Sa 1 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato comercial ou limpeza ao metal cinza Sa 2 Limpeza com retirada de óxidos, carepa de laminação, etc., com eficiência em torno de 50%. Após o tratamento a superfície deve apresentar uma coloração acinzentada. 12

13 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato comercial ou limpeza ao metal cinza Sa 2 Jato comercial ou limpeza ao metal cinza Sa 2 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato ao metal quase branco Sa 2 1/2 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato ao metal quase branco Sa 2 1/2 Limpeza com a retirada quase que total dos óxidos, carepas de laminação, etc., admitindo-se cerca de 5% da área limpa com manchas ou raias de óxidos encrustados. 13

14 Jato ao metal quase branco Sa 2 1/2 Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato ao metal branco Sa 3 Limpeza com a retirada total dos óxidos, carepas de laminação, etc., deixando a superfície do metal limpa completamente. Na limpeza por jateamento abrasivo estão padronizados quatro diferentes graus, classificados em vários padrões internacionais: Jato ao metal branco Sa 3 Jato ao metal branco Sa 3 14

15 PERFIL DE RUGOSIDADE PERFIL DE RUGOSIDADE Na especificação de uma pintura é aconselhável que se determine o perfil de rugosidade e a espessura da película de, pois a vida da pintura depende bastante deste fator. Perfil ideal de rugosidade situar -se dentre 1/4 a 1/3 da espessura total da camada de tinta somadas todas as demãos. O ideal é o perfil de rugosidade situar -se dentre 1/4 a 1/3 da espessura total do esquema de pintura. PERFIL DE RUGOSIDADE PERFIL DE RUGOSIDADE Análise do produto obtido. Granulometria do abrasivo confere a rugosidade do aço. Pressão ideal de kg/cm2 15

16 TEMPO PARA PINTURA TEMPO PARA PINTURA O tempo em que a superfície jateada pode ficar sem pintura depende das condições de clima e de localização do ambiente onde a superfície ficará exposta. O tempo em que a superfície jateada pode ficar sem pintura depende das condições de clima e de localização do ambiente onde a superfície ficará exposta. QUE PARÂMETRO PODERIA SER ANALISADO? UMIDADE RELATIVA DO AR ENTRE 30% E 70% - 8 horas sem pintura UMIDADE RELATIVA ENTRE 70% E 80% - 4 horas sem pintura AMBIENTE INDUSTRIAL AGRESSIVO OU À BEIRA MAR 2 horas sem pintura TEMPO PARA PINTURA TINTAS Após o jateamento a superfície começa a amarelar, passa para uma cor alaranjada e termina vermelho amarronzado. A superfície deve ser pintada antes de AMARELAR. Mecanismos de proteção Barreira Física Barreira Química Anódica: proporcionada pelos pigmentos anticorrosivos. Em contato com a água PASSIVAM Catódica: proporcionada pela formação de pares galvânicos (zinco). 16

17 TINTAS Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: TINTAS Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: Zarcão: Um dos pigmentos mais antigos utilizados na proteção do aço, tem coloração laranja. Ele possui características alcalinas (neutraliza compostos ácidos) e oxidante (íons solúveis, como o íon ferroso são oxidados a férricos, insolúveis). O zarcão é tóxico, pois o chumbo é um metal pesado. Fosfato de zinco: É um pigmento que, em contato com água, dissolve-se parcialmente, liberando os ânions fosfato que passivam localmente a superfície do aço, formando fosfatos de ferro. TINTAS Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: TINTAS Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: Zinco metálico: É utilizado o zinco metálico de alta pureza disperso em resinas epoxídicas ou etil silicato. As tintas ricas em zinco são também chamadas de galvanização a frio, e conferem proteção catódica ao substrato de aço (o zinco se corrói, protegendo o aço processo idêntico à proteção auferida pela galvanização tradicional). Um risco na pintura e o zinco começará a se corroer, protegendo o aço. Cromato de zinco. É um pigmento amarelo, parcialmente solúvel em água que, assim como o fosfato de zinco, passiva localmente a superfície do aço pela precipitação de cromatos de ferro. Este pigmento é tóxico, pois o cromo é um metal pesado. 17

18 TINTAS Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: TINTAS Os pigmentos anticorrosivos mais utilizados nas tintas de proteção ao aço carbono são: Óxido de ferro. É um pigmento vermelho que não tem nenhum mecanismo de proteção anticorrosiva por passivação, alcalinização ou proteção catódica. Entretanto, por ser sólida e maciça, a partícula atua como barreira à difusão de espécies agressivas, como água e oxigênio. Este pigmento é muito utilizado nas tintas de fundo, não é tóxico, tem bom poder de tingimento e apresenta boa cobertura. Alumínio e outros. O alumínio lamelar e outros pigmentos também lamelares tais como a mica, talco, óxido de ferro micáceo e certos caulins atuam pela formação de folhas microscópicas, sobrepostas, constituindo uma barreira que dificulta a difusão de espécies agressivas. Quanto melhor a barreira, mais durável será a tinta. A junção de resinas bastante impermeáveis com pigmentos lamelares oferece uma ótima barreira contra a penetração dos agentes agressivos. TINTAS Os solventes têm por finalidade dissolver a resina e, pela diminuição da viscosidade, facilitar a aplicação da tinta. Os solventes mais comuns utilizados em tintas são os líquidos orgânicos e a água. Os ligantes mais comuns são as resinas e os óleos, mas também podem ser inorgânicos, como os silicatos solúveis. Eles têm a função de envolver as partículas de pigmento e mantê-las unidas entre si e o substrato. TINTAS DE FUNDO - PRIMERS são aplicadas diretamente sobre a superfície metálica limpa; sua finalidade é promover aderência ao substrato; contém, costumeiramente, pigmentos inibidores de corrosão; são formuladas com altos teores de pigmentos e, por isso, são semibrilhantes ou foscas; são costumeiramente classificadas de acordo com o principal pigmento anticorrosivo participante. Ex: tintas de fundo à base de fosfato de zinco, de zinco metálico ou de alumínio. 18

19 TINTAS INTERMEDIÁRIAS TINTAS INTERMEDIÁRIAS Tintas intermediárias não possuem as mesmas propriedades das tintas de fundo anticorrosivas, mas auxiliam na proteção, fornecendo espessura ao sistema de pintura empregado (proteção por barreira). De modo geral, quanto mais espessa a camada seca, maior a vida útil do revestimento, assim, várias demãos poderão ser aplicadas, até que se atinja a espessura adequada. Tintas intermediárias e de acabamento são, normalmente, classificadas de acordo com seus ligantes, como, por exemplo as epoxídicas, vinílicas, poliuretânicas, etc. TINTAS DE ACABAMENTO Têm a função de proteger o sistema contra o ambiente e dar a cor e brilho adequados. Devem ser resistentes ao intemperismo, a agentes químicos e ter cores estáveis. As várias camadas de pintura devem ser compatíveis entre si. Todas as tintas do sistema devem preferencialmente pertencer ao mesmo fabricante, isso minimizará a possibilidade de ocorrência futura de defeitos como a delaminação (descolamento). APLICAÇÃO DE TINTAS Intervalo entre as demãos - ficha técnica do fabricante da tinta ex: 25 C mínimo de 4h máximo de 48 horas Métodos de aplicação - pintura a pincel - pintura a rolo - pintura a pistola 19

20 APLICAÇÃO DE TINTAS MANUTENÇÃO Condições de aplicação das tintas - Temperatura da tinta entre 16 e 30 C - Temperatura do ar no ambiente de pintura entre 16 e 30 C. - Temperatura da superfície entre 16 C e 30 C. REFERÊNCIAS PRÓXIMA AULA ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios EXECUÇÃO DE ESTRUTURAS DE AÇO PRÁTICAS RECOMENDADAS. Associação Brasileira da Construção Metálica. Dezembro, MIRANDA, L. ESTRUTURAS EM AÇO. Departamento de Construção civil da Universidade Federal do Paraná. Notas de aula, ROCHA, T. ESTRUTURAS METÁLICAS - INTRODUÇÃO. Departamento de Construção civil da Universidade Federal do Paraná. Notas de aula, RESISTÊNCIA E PROTEÇÃO AO FOGO construcao-em- ate-40_10301_0_