Corrosão das Armaduras das Estruturas de Concreto

Transcrição

1 Corrosão das Armaduras das Estruturas de Concreto FELIPE KOBUS, FRANCINE FERNANDES, GIOVANNI GUIDELLI, JAQUELINE F. SOARES, JULYANA ROCHA E MARINA D. TRENTIN

2 Passivação da Armadura no Concreto

3 Passivação da Armadura no Concreto Concreto oferece dupla proteção ao aço ph do concreto promove a formação da película Uso de adições no cimento Película gerada por uma reação eletroquímica

4 Passivação da Armadura no Concreto Diagrama de equilíbrio termodinâmico proposto por Pourbaix (1974)

5 Passivação da Armadura no Concreto Perda de estabilidade da camada passivadora: A carbonatação do concreto A presença de íon cloreto A combinação dos dois fatores

6 Mecanismos Eletroquímicos da Corrosão e Condições para o seu Desenvolvimento CORROSÃO: NA MAIORIA DAS VEZES SUA NATUREZA É ELETROQUÍMICA (FORMAÇÃO E MOVIMENTO DE PARTÍCULAS CARREGADAS ELETRICAMENTE, NA PRESENÇA DE UM ELETRÓLITO).

7 Corrosão Eletroquímica Eletrólito: substância que origina íons, é um condutor de eletricidade.

8 Sintomatologia e Tipos de Corrosão CORROSÃO GENERALIZADA extensas áreas LOCALIZADA superfície limitada + uniforme - uniforme

9 Sintomatologia e Tipos de Corrosão Corrosão generalizada: inúmeros ânodos e cátodos formam micro pilhas que se movem constantemente. Corrosão localizada: zonas anódicas em relação ao resto do material, podendo ser devido à heterogeneidade da composição química do metal ou do eletrólito.

10 Sintomatologia e Tipos de Corrosão Corrosão por pites: ocorre normalmente na ação de contaminantes (cloretos). Corrosão com formação de fissuras: além das condições de corrosão, há tensões de tração.

11 Sintomatologia e Tipos de Corrosão - Exemplos CONCRETO ARMADO - corrosão generalizada irregular (carbonatação do concreto) - corrosão puntiforme ou por pites (ação de íons cloreto) ESTRUTURAS PROTENDIDAS - corrosão sob tensão (associação das ações eletroquímicas e mecânicas causando fissuras)

12 Fases da Corrosão FASE DE INICIAÇÃO FASE DE PROPAGAÇÃO Modelo Tuutti FASE DE INICIAÇÃO FASE DE DESPASSIVAÇÃO Modelo Tuutti ajustado FASE DE PROPAGAÇÃO

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14 Iniciação da Corrosão da Armadura

15 Iniciação da Corrosão da Armadura Pela carbonatação - ph > 11,5 a corrosão não se instala - Com a penetração das moléculas de dióxido de carbono, ocorrem reações que fazem decrescer a alcalinidade, reduzindo o ph para níveis próximos de 8. Com essa redução, a película passivadora fica comprometida e o metal sai da zona de passivação e entra na zona de corrosão.

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19 Iniciação da Corrosão da Armadura Pela ação dos íons de cloreto - Os íons cloretos (Cl-) penetram nos poros do concreto, conjuntamente com a água e oxigênio, que quando em contato com a película passivadora da armadura provocam desestabilizações pontuais nessa película; - Segundo várias teorias, a ruptura da película passivadora é algo dinâmico, eventos repetitivos de despassivação e repassivação, até a despassivação definitiva da armadura, esse efeito ocorre de forma localizada e isso faz com que corrosão desencadeada por cloretos seja tipicamente por pites, o que difere da carbonatação (corrosão generalizada);

20 Iniciação da Corrosão da Armadura - Ainda há várias incertezas sobre o processo de despassivação por cloretos como a do complexo transitório (TREADAWAY, 1988) ou a do defeito pontual (McDONALD, 1992 apud ALONSO et al.,2010) que são empregadas para explicar esse fenômeno. Formação de pite de corrosão pelas ação dos cloretos (TREADAWAY, 1988)

21 Iniciação da Corrosão da Armadura Pela ação dos íons de cloreto TEOR CRÍTICO DE CLORETOS A chegada de cloretos nas proximidades da armadura, por si só, não representa o início do processo de corrosão. É necessário que estejam em quantidade suficiente para desencadear o processo corrosivo. Quantidade conhecida como Limite Crítico de Cloretos que depende de uma série de variáveis como por exemplo: aspectos relacionados ao ambiente, aos materiais e à interface aço-concreto.

22 Iniciação da Corrosão da Armadura Pela ação dos íons de cloreto TEOR CRÍTICO DE CLORETOS A penetração dos íons de cloreto é das principais causa da deterioração das estruturas por intermédio da corrosão das armaduras. Dessa forma há muitas variabilidades no teor de concreto: - As relacionadas à interface do aço-concreto que dizem respeito à possibilidade de acúmulo pontual de cloretos em um local específico dessa interface ou de falhas na formação de película passivadora, os fatores relacionados são: potencial alcalino da matriz, à capacidade de fixação de cloretos à microestruturas do concreto e estabilidade ao entorno da armadura; - Já as varáveis relacionadas a fatores externos dizem respeito ao tipo de cloreto envolvido e à sua forma de penetração do concreto, as reações de corrosão e seu controle catódico em função da presença de oxigênio, às condições de umidade no entorno da armadura e sua flutuação e por fim as características de edificação.

23 Iniciação da Corrosão da Armadura Pela ação dos íons de cloreto TEOR CRÍTICO DE CLORETOS Relação [CL-]/[OH-] melhor representa o parâmetro do teor crítico, porém é muito difícil medir a concentração de hidroxilas na solução dos poros do concreto. Glass & Buenfeld (1977) defendem que a melhor forma de expressar o limite crítico de cloretos é a relação entre teor de cloretos totais e a massa de cimento, tendo em conta que a concentração de hidroxilas na solução dos poros não é o único parâmetro que representa as propriedades inibidoras do cimento e que os cloretos inicialmente ligados podem vir a participar das reações de concreto.

24 Iniciação da Corrosão da Armadura Pela ação dos íons de cloreto TEOR CRÍTICO DE CLORETOS Diante da grande variabilidade de resultados, com reflexos das particularidades de cada estudo, a tendência é que sejam adotados valores conservadores (GLASS & BUENFELD, 1977b). Essa postura acaba se refletindo nas normas de diversos países/regiões. Nesse sentido a rede de pesquisa DURAR (1977) apresenta os limites 0,4% de cloretos totais, em relação à massa de cimento, para estruturas e, concreto armado e 0,2% para concreto protendido.

25 Fatores que Influenciam a Iniciação da Corrosão Agente agressivo no ambiente Matriz de concreto Interação ambiente-estrutura

26 Propagação da Corrosão 1 EFEITO DA UMIDADE 2 MACROCÉLULA DE CORROSÃO 3 DIFERENÇA DE CONCENTRAÇÃO DE SAIS 4 FISSURAS 5 DIFERENÇA DE AERAÇÃO

27 1 Efeito da Umidade Reação de redução do oxigênio ÁGUA Entrada de oxigênio Resistivi dade

28 CONCRETO SECO Alta resistividade (evita corrosão) Umidade interna aumenta Processo de Corrosão inicia Resistividade diminui

29 MENOR RESISTIVIDADE POSSÍVEL OXIGÊNIO NÃO CONSEGUE CHEGAR ATÉ ARMADURA PELO EXCESSO DE ÁGUA CONTROLE CATÓDICO ***IDEAL*** CORROSÃO MÁXIMA OXIGÊNIO CHEGA FACILMENTE À ARMADURA BAIXA RESISTIVIDADE ALTA VELOCIDADE DE CORROSÃO RESISTIVIDADE MUITO ALTA

30 2 Macrocélula de Corrosão PILHA DE CORROSÃO - ÁREAS DISTINTAS DO CONCRETO MACROCÉLULA DE CORROSÃO CONCENTRAÇÃO DE SAIS (Cl-) FISSURAS

31 3 Diferença de Concentração de Sais Formação de pilha entre armadura superior e inferior, ligadas pelo estribo.

32 4 Fissuras FISSURA TRANSVERSAL FISSURA LONGITUDINAL Fissuras facilitam que Cl- e CO2 penetrem e rompam passividade da armadura.

33 5 Diferença de Aeração CATÓDICA MAIOR ACESSO OXIGÊNIO ANÓDICA MENOR CONCENTRAÇÃO Concretos de diferentes qualidades Estruturas enterradas em solos com diferentes permeabilidades

34 Corrosão da Armadura vs Vida Útil da Estrutura

35 Corrosão da Armadura vs Vida Útil da Estrutura Vida útil pode ser conceituada como o período de tempo no qual a estrutura é capaz de desempenhar as funções para as quais foi projetada, considerando manutenções. Quando os agentes passivadores atingem a superfície da armadura, considera-se que a vida útil de projeto chegou ao fim.

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37 Estratégia para Diagnóstico da Corrosão

38 Estratégia para Diagnóstico da Corrosão Entendimento das origens, causas e mecanismos envolvidos na sua iniciação e propagação. Coleta de informações e avaliações Prognósticos da evolução do caso e estabelecer terapia ou conduta mais adequada.

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40 Métodos para Proteção contra a Corrosão

41 Métodos para Proteção contra a Corrosão Proteção por barreira Repassivação Proteção catódica Inibição

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