UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UEG UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GUILHERME LIMEIRA SANTANA

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS UEG UNIDADE UNIVERSITÁRIA DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL GUILHERME LIMEIRA SANTANA ESTUDO DA CORROSÃO DO AÇO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO PUBLICAÇÃO Nº: ENC. PF ANÁPOLIS / GO 2011

2 ii GUILHERME LIMEIRA SANTANA ESTUDO DA CORROSÃO DO AÇO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO PUBLICAÇÃO Nº: ENC. PF PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS. ORIENTADOR (A): PROF. MsC. VALÉRIA CONCEIÇÃO MOURO COSTA ANÁPOLIS / GO 2011

3 iii FICHA CATOLOGRÁFICA SANTANA, GUILHERME LIMEIRA Estudo da Corrosão do Aço em Vigas de Concreto Armado 2011 xi, 53P., 297 mm (ENC/UEG, Bacharel, Engenharia Civil, 2011) Projeto Final Universidade Estadual de Goiás. Unidade Universitária de Ciências Exatas e Tecnológicas. Curso de Engenharia Civil 1. Corrosão 2. Patologia 3. Despassivação 4. Armadura de Aço I. ENC/UEG II. Título (série) REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA SANTANA, G. L. Estudo da Corrosão do Aço em Vigas de Concreto Armado. Projeto Final, Publicação ENC. PF , Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Goiás, Anápolis, GO, 53p CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR: Guilherme Limeira Santana TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE PROJETO FINAL: Estuda da Corrosão do Aço em Vigas de Concreto Armado. GRAU: Bacharel em Engenharia Civil ANO: 2011 É concedida à Universidade Estadual de Goiás a permissão para reproduzir cópias deste projeto final e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte deste projeto final pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor. Guilherme Limeira Santana Setor Pedro Ludovico, Qd. 81, Lt. 16, Av. Quarta Radial, Nº 306 CEP Goiânia/GO Brasil guilimsan@gmail.com

4 iv GUILHERME LIMEIRA SANTANA ESTUDO DA CORROSÃO DO AÇO EM VIGAS DE CONCRETO ARMADO PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS. APROVADO POR: VALÉRIA CONCEIÇÃO M. COSTA (ORIENTADORA) LUCIANO TEIXEIRA (EXAMINADOR INTERNO) BYL FARNEY R. DA CUNHA JR. (EXAMINADOR INTERNO) ANÁPOLIS / GO 2011

5 v RESUMO Com a intensificação do uso do concreto armado na construção civil, começaram a ser observados diversos processos de deterioração que resultaram, em casos críticos, em sérios comprometimentos de desempenho ou falhas prematuras. Dentre as patologias que causam mais transtornos e prejuízos destaca-se a corrosão de armaduras, devido sua alta incidência e potencial de dano. O presente trabalho traz uma revisão bibliográfica sobre os problemas causados pelo processo corrosivo, explicando desde o início o processo de deterioração da armadura até sua evolução atingindo a estrutura de concreto e causando sérios danos na durabilidade do mesmo. Em uma segunda parte do trabalho segue a descrição de ensaios em vigas de concreto armado submetidas aos processos corrosivos por carbonatação e indução eletro-química, com o objetivo de confirmar os danos em relação à durabilidade e perda de resistência, tais como pela redução da seção de aço, a perda da aderência aço-concreto e o surgimento de tensões internas nas vigas.

6 vi ABSTRACT Today with the intense use of the reinforced concrete in civil constructions, several deterioration processes became noticed, in some critical cases these processes result in performance losses and premature fails. Among the most harmful pathologies is possible to highlight the reinforcement corrosion due to its great incidence and damage potential. This present work brings a bibliographical revision on corrosion process problems, explaining from the beginning of the deterioration process on the armor up to its evolution, reaching the concrete structure and causing serious damages on the durability qualities. In the second part of the work there is a description of the tests on reinforced concrete beams submitted to corrosive processes induced by carbonation and electro-chemical induction, in order to confirm the relation of damage, durability and strength loss, such as the reduction of the steel section, the loss of steel-concrete adherence and the appearance of internal stresses in beams.

7 vii LISTA DE FIGURAS Figura Página Figura 2.1 Modelo de vida útil proposto por Tuuti (1980) Figura 2.2 Modelo de vida útil proposto por Helene (1993) Figura 2.3 Representação esquemática da interação entre concreto e o ambiente agressivo às armaduras (NEPOMUCENO) Figura 2.4 Resistência de aderência x grau de corrosão [Almusallam et al., 1996] Figura 2.5 a) Perda de massa em função do período de névoa salina...26 Figura 2.5 b) Redução da resistência à tração última em função do período de névoa salina [Apostolopoulos et al., 2006] Figura 2.6 Redução da resistência à tração em função da perda de massa da armadura [Almusallam, 2001] Figura 2.7 Curvas de carga-deslocamento para barras de 6,0 mm de diâmetro com variação do grau de corrosão [Almusallam, 2001] Figura 2.8 Esforços que levam à fissuração e desplacamento do concreto [Cascudo, 1997] Figura 2.9 Diagrama de Pourbaix simplificado para o sistema ferro-água a 25 C Figura 2.10 Representação esquemática do processo de carbonatação conforme Richardson (1988) Figura 2.11 Representação esquemática da corrosão na presença de cloretos. Mecanismo de formação e propagação (BROOMFIELD, 1997) Figura Modelo Simplificado do Ensaio (Cotas em milímetro) Figura 3.2 Medição da seção das barras pós ensaio Figura Leitura do Slump do Concreto Figura Armadura com extensômetros dentro da forma da viga... 38

8 viii Figura 3.5 Concretagem das vigas Figura 3.6 Corpos-de-prova para controle de qualidade do concreto Figura Relógio comparador (à direira) e Base magmética para relógio comparador (à esquerda) Figura 3.8 Armaduras com extensômetros fixados Figura 4.1 Corpo-de-prova submetido ao ensaio de compressão Figura 4.2 Resistência a Compressão Médio x Idade (dias) Figura 4.3 Marcação e medição de fissuras... 50

9 ix LISTA DE TABELAS Tabela Página Tabela 2.1 Descrição de alguns métodos empregados para aceleração de corrosão [El Maaddawy e Soudki, 2003] Tabela 4.1 Controle de qualidade do concreto Tabela 4.2 Carga de Ruptura do Ensaio Tabela Diâmetro e áreas de aço da viga submetida à corrosão por indução eletro-química Tabela Percentual de Deformação para extensômetros da viga de Referência Tabela Percentual de Deformação para extensômetros da viga carbonatada Tabela 4.6 Percentual de Deformação para extensômetros da viga submetida à corrosão por indução eletro-química Tabela 4.7 Deslocamentos verticais para viga de referência Tabela 4.8 Deslocamentos verticais para viga carbonatada Tabela 4.9 Deslocamentos verticais para viga submetida à corrosão por indução eletroquímica... 49

10 x SUMÁRIO Capítulo Página 1. INTRODUÇÃO GENERALIDADES OBJETIVO E JUSTIFICATIVA Objetivos gerais Objetivos específicos Justificativa ESTRUTURA DA PESQUISA CORROSÃO EM ARMADURAS DURABILIDADE E VIDA ÚTIL MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGENTES AGRESSIVOS Absorção Difusão Permeabilidade Migração Iônica PRINCIPAIS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS AFETADAS PELA CORROSÃO DE ARMADURAS Aderência entre o aço e o concreto Redução da área da seção transversal das barras de armadura Redução da resistência à tração do aço Desenvolvimento de tensões de tração e fissuração Aumento da Deformabilidade PROCESSO DE CORROSÃO Carbonatação Ação dos Íons Cloreto... 31

11 xi Produtos de corrosão ACELERAÇÃO DA CORROSÃO PROGRAMA EXPERIMENTAL CONSIDERAÇÕES GERAIS CARACTERISTICAS DOS MODELOS ENSAIADOS MATERIAIS Concreto Aço INSTRUMENTAÇÃO Deslocamentos verticais Deformações específicas SISTEMA DE ENSAIO APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS CONSIDERAÇÕES GERAIS CONCRETO ANÁLISE CORROSÃO X RESISTÊNCIA A FLEXÃO SIMPLES ANÁLISE CORROSÃO X DESLOCAMENTOS ANÁLISE CORROSÃO X FISSURAS CONSIDERAÇÕES FINAIS CONCLUSÃO SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA... 53