Corrosão de Armadura em Estruturas de Concreto Armado devido ao Ataque de Íons Cloreto

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1 Corrosão de Armadura em Estruturas de Concreto Armado devido ao Ataque de Íons Cloreto Reinforcement corrosion in Reinforced Concrete Structures due to Chloride Ion Attack Mota, J. M. F (1); Barbosa, F. R (2); Costa e Silva, A. J (3); Franco, A. P. G (4); Carvalho, J.R (5) (1) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e Doutorando do Departamento de Engenharia Civil, UFPE - joao@vieiramota.com.br; (2) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP, Engenheiro da COMPESA e Mestrando do Departamento de Engenharia Civil, UFPE - fredrbarbosa@ig.com.br (3) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, UNICAP - angelo@unicap.br (4) Graduando de Engenharia civil, Faculdade do Vale do Ipojuca, FAVIP (5) Graduando de Engenharia civil, Universidade de Pernambuco, POLI eng.jribeiro@gmail.com Resumo Este trabalho teve como objetivo fazer uma revisão bibliográfica sobre corrosão das armaduras de estruturas de concreto armado causada pela ação dos íons cloretos. Buscou-se analisar variáveis que influem neste processo assim como seus mecanismos e fatores de influência, pois a corrosão é uma manifestação patológica destrutiva do aço com o meio, por reação eletroquímica e atualmente considerada um dos mais relevantes na construção civil. Conclui-se com este trabalho que fatores naturais, como névoa salina, estão fortemente ligados ao processo corrosivo das armaduras e que é imprescindível o conhecimento aprofundado do mecanismo de ação para ações preventivas e corretivas com o intuito de aumentar a vida útil das estruturas de concreto armado. Palavra-Chave: Corrosão das armaduras; Íons Cloretos; Névoa salina. Abstract This study aimed to review the literature on reinforcement corrosion of concrete structures caused by the action of chloride ions. We sought to examine variables that influence this process as well as its mechanisms and influencing factors because corrosion is a pathological manifestation of destructive steel with the environment, for electrochemical reaction and is currently considered one of the most important in construction. The conclusion of this work that natural factors such as salt spray, are strongly linked to the corrosion process of reinforcement and that is essential to know the detailed mechanism of action for preventive and corrective actions in order to extend the life of concrete reinforced structures. Keywords: Reforcement Corrosion; Chloride ions; Salt Spray. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 1

2 1 Introdução Desde o início da utilização do concreto armado, em meados do século XIX, as obras de engenharia vêm resistindo às mais diversas sobrecargas e ações ambientais. O concreto chegou a ser considerado durante muito tempo como um material de altíssima durabilidade. Entretanto, no século XX começou a apresentar manifestações patológicas de grandes intensidades e incidência, e sempre com elevados custos de recuperação (HELENE, 1993). Um dos problemas mais graves é a corrosão das armaduras, que pode ser causada por falhas de projetos, uso inadequado de materiais e até mesmo pela má qualidade do processo construtivo. A corrosão nos traz como consequência, uma diminuição da seção de armadura e fissuração do concreto em direção paralela a esta (MOTA et al., 2009). Helene (1992) define a corrosão das armaduras de concreto como um fenômeno de natureza eletroquímica que pode ser acelerado pela presença de agentes químicos externos ou internos ao concreto. No concreto armado, o aço encontra-se no interior de um meio altamente alcalino no qual estaria protegido do processo de corrosão devido à presença de uma película protetora de caráter passivo. A corrosão da armadura pode ser iniciada através da penetração de cloretos, carbonatação, dentre outros. Pela ação de cloretos observa-se que de maneira simplificada as reações que ocorrem são as seguintes: na zona anódica ocorrem as reações de oxidação do ferro, com perda de elétrons e redução de massa, na zona catódica, ocorre a redução do oxigênio, sem perda de massa do aço e deposição do oxido de ferro. Normalmente os elétrons migram via contato direto metal-metal, e os íons por difusão e migração, via solução. Para que a corrosão se instale é necessário e indispensável à presença de um eletrólito (a água, por exemplo), de uma diferença de potencial (que pode ser gerada por diferença de umidade, aeração e tensões no concreto ou no aço, entre outros) e a disponibilidade de oxigênio (CUNHA; HELENE, 2001). Os íons cloreto não atacam o concreto, mas destroem a película passivadora e, em presença de água e oxigênio, e iniciando o processo de corrosão. Já que a ação dos íons cloreto nas estruturas de concreto armado é considerada uma das mais agressivas, este trabalho visa, através da revisão bibliográfica, mostrar os mecanismos de ocorrência e de prevenção deste tipo de corrosão que atinge um elevado percentual das estruturas da construção civil, uma vez que os gastos despendidos para reparos e substituição de elementos estruturais em geral é estimado em aproximadamente 3,5% do Produto Nacional Bruto (PNB) de países em desenvolvimento (ANDRADE, 1992). Por isso, a importância de conhecer, estudar e impedir que esse tipo de problema aconteça nas estruturas de concreto armado. Este trabalho tem como objetivo geral realizar uma revisão bibliográfica sobre a corrosão das armaduras em estruturas de concreto armado devido ao ataque de íons cloreto. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 2

3 2 Corrosão de Armadura em Estruturas de Concreto 2.1. Concreto O concreto é formado por cimento, agregado graúdo, agregado miúdo, água, adições e aditivos (se necessário) e é caracterizado estruturalmente por possuir alta resistência à compressão, porém sua resistência à tração é baixa, e, devido a esse motivo, o aço é incorporado ao concreto para resistir aos esforços de tração, formando então o concreto armado (GENTIL, 1996). O concreto quando corretamente executado protege a armadura sobre dois principais aspectos: o físico e o químico. A proteção física é devido à barreira proporcionada pela camada de cobrimento, sobre a armadura, cuja eficiência depende da qualidade do concreto e da dimensão da espessura do cobrimento; quanto a proteção química, é resultante do elevado ph existente na solução aquosa presente nos poros do concreto, permitindo, assim, a formação de uma fina película protetora, conhecida como camada passivadora (GENTIL, 1996). Esse autor afirma, que quando o concreto é executado sem os devidos cuidados, pode não funcionar perfeitamente como uma barreira protetora, permitindo assim que as armaduras sofram ataques de íons agressivos ou de substâncias ácidas existentes na atmosfera, danificando a camada passivadora da armadura. Os principais agentes responsáveis pela perda dessa proteção são: o dióxido de carbono (CO 2 ) e os íons cloreto (Cl - ) Mecanismos de Corrosão A corrosão das armaduras é caracterizada por ser um processo eletroquímico gerador de óxidos e hidróxidos de ferro, denominados produtos de corrosão, que ocupam um volume significativamente superior ao volume original das barras metálicas (ANDRADE, 2001). São perceptíveis por apresentarem uma coloração marrom-avermelhada que, segundo Metha e Monteiro (1994), podem expandir 600% do volume original do metal e causar pressões que podem atingir valores de até 40 MPa (CASCUDO, 1997 e CÁNOVAS, 1988). O mecanismo da corrosão da armadura é uma manifestação específica da corrosão eletroquímica em meio aquoso. Por isso o mecanismo de corrosão do aço, no concreto, só se desenvolve em presença de água ou ambiente com umidade relativa elevada (U.R.>60%). Por outro lado, isto só ocorre nas três seguintes condições básicas: existência de um eletrólito; deve existir uma diferença de potencial de eletrodo e presença de oxigênio. É um processo desenvolvido de modo espontâneo como o de qualquer pilha eletroquímica onde exista um ânodo, um cátodo, um eletrólito e a presença de um condutor elétrico. A ausência de um destes elementos impedirá o início da corrosão ou não concluirá o processo, caso já esteja em andamento (FORTES; ANDRADE, 2001). ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 3

4 Entre o ânodo e o cátodo haverá uma diferença de potencial (ddp), dando origem à circulação de corrente elétrica, devido à formação do efeito pilha. Conforme a intensidade de corrente e a de acesso do oxigênio, haverá corrosão que poderá evoluir lentamente, sendo desconsiderada para efeito de vida útil da estrutura, como rapidamente, quando a corrosão deverá ser considerada (FORTES; ANDRADE, 2001). O fenômeno eletroquímico da corrosão da armadura, desde que esta esteja despassivada, é ilustrado na Figura 1. Figura 1 - Representação esquemática da corrosão eletroquímica em concreto armado (HELENE, 1986) Inicialmente a camada passivadora da armadura é destruída por ação combinada da umidade, do oxigênio e de agentes agressivos, principalmente cloretos, que penetram no concreto. A concentração destes elementos é variável ao longo da armadura, dando origem a uma pilha de corrosão. Surge então uma corrente elétrica (fluxo de íons) que sai das áreas anódicas para o concreto (eletrólito), corroendo-as, penetra nas áreas catódicas (FORTES; ANDRADE, 2001). Não há corrosão em concretos secos (ausência de eletrólito) e nem em concreto totalmente saturado, devido não haver acesso suficiente de oxigênio. Como a corrosão é um fenômeno eletroquímico, procura-se evitar que no concreto haja condições que facilitem a formação de pilhas eletroquímicas. Dentre estas condições estão a presença de eletrólitos, aeração diferencial (porosidade do concreto), áreas diferentemente deformadas ou tensionadas (concentração de esforços) e a existência de uma corrente elétrica (GENTIL, 1996). As reações que governam o processo são bastante numerosas e complexas. No entanto, de maneira simplificada, o processo corrosivo pode ser descrito da seguinte forma (GENTIL,1996): ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 4

5 - Na região anódica ocorrem às reações de oxidação do metal, que consiste na dissolução do átomo metálico ou na liberação de íons metálicos para o eletrólito e estabelecimento de um fluxo de elétrons através do eletrodo (metal) para a região catódica. - Na região catódica ocorrem as reações de redução dos íons presentes no eletrólito. Em outras palavras, os íons de ferro (Fe ++ ), com carga elétrica positiva no ânodo, passam para a solução, enquanto os elétrons livres (e - ), com carga elétrica negativa, passam pelo aço para o cátodo, onde participam da reação eletroquímica de redução do oxigênio pelos constituintes do eletrólito e os íons de hidroxila (OH - ) (GENTIL, 1996) Condições Necessárias para o Processo Corrosivo Segundo Helene (1986), após a destruição da camada passivadora do aço, o mecanismo eletroquímico do processo corrosivo necessita da permanência de três condições: existência de eletrólito, diferença de potencial e oxigênio. O eletrólito tem finalidade de permitir a mobilidade de íons que precisa se combinar para formar os produtos da corrosão. É formado pela solução aquosa dos poros do concreto saturada por produtos da hidratação (CH) que conferem a essa solução caráter de bom eletrólito (HELENE, 1986). A diferença de potencial pode ser originada por uma infinidade de situações citadas na literatura: diferenças de umidade, aeração, concentração salina, solicitações mecânicas distintas no concreto e no aço, variações significativas nas características superficiais do aço, metais diferentes embutidos no concreto, etc (HELENE, 1986). O oxigênio é necessário porque participa das reações químicas envolvidas na formação da ferrugem (óxidos e hidróxidos de ferro). A participação do oxigênio é dependente do teor de umidade do concreto, caso de concretos totalmente úmidos, a difusão de O 2 é muito lenta (CASCUDO, 1997) e para que o oxigênio seja consumido ele precisa estar no estado dissolvido. Como o potencial do processo de corrosão depende do equilíbrio das reações de corrosão e estas dependem do ph, pode-se estabelecer uma relação em função do ph representando graficamente, conforme é mostrado na Figura 2, é conhecido por diagrama de equilíbrio termodinâmico ( POURBAIX, 1961). O diagrama está dividido em três zonas: imunidade, passivação e corrosão. Na zona de imunidade, o metal não se corrói, permanecendo estável para qualquer valor de ph. A zona definida como passivação representa as condições em que é formada a camada passivadora, que atua como uma barreira, impedindo a oxidação. E finalmente, o estado de corrosão, onde o ph e potencial eletroquímico estabelecem condições termodinâmicas para que os óxidos da capa passiva não sejam mais estáveis. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 5

6 Figura 2 Diagrama de equilíbrio termodinâmico. Potencial x Ph para o sistema Fe -H2O a 25º (POURBAIX, 1961) 2.4. Vida Útil das Estruturas de Concreto Vida útil pode ser descrita como o período no qual a estrutura é capaz de desempenhar as funções para as quais foi projetada. A metodologia de vida útil com base na corrosão das armaduras do concreto está exposta no modelo proposto por TUUTTI (1982) e está apresentada na Figura 3. Podem-se distinguir pelo menos três situações: Figura 3 Modelo de Vida útil proposto por TUUTTI (1982) Na figura 3, a parte chamada de iniciação é o período em que os agentes que provocam a corrosão das armaduras, o dióxido de carbono e os íons cloreto penetram, avançando ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 6

7 progressivamente até a armadura e, quando alcançam um teor crítico, provocam o rompimento de sua película protetora (película passivadora). A duração da fase de iniciação é controlada principalmente pela permeabilidade, difusibilidade e sucção capilar de gases ou líquido. Helene (1993) considera que a duração da fase de iniciação deve corresponder à estimativa da vida útil de projeto da estrutura quanto à corrosão. Ainda na figura 3, a parte chamada de propagação é o período onde acontece a intensificação do processo de corrosão principalmente pela presença de oxigênio, umidade e temperatura. Segundo Helene (1993) nesse período temos duas situações: Período que vai até momento em que aparecem manchas na superfície do concreto, ou ocorrem fissuras no concreto de cobrimento, ou ainda quando há o destacamento do concreto de cobrimento. A esse período de tempo associa-se a chamada vida útil de serviço ou de utilização. Período de tempo que vai até a ruptura e colapso parcial ou total da estrutura. A esse período de tempo associa-se a chamada vida útil total. Corresponde ao período de tempo no qual há uma redução significativa da secção resistente da armadura ou uma perda importante da aderência armadura/concreto Corrosão pelos Íons Cloretos Uma das principais causa de deterioração das estruturas de concreto é devido a corrosão das armaduras pela ação dos cloretos. Segundo Helene (1993), a ação destes íons é especialmente agressiva, pois a despassivação da armadura pode ocorrer mesmo com ph elevado. No concreto, a concentração dos cloretos poderá ocorrer devido a presença dos componentes (aditivos, água e agregados) na mistura, ou por penetração, do exterior, através da rede de poros, como é o caso de ambientes marinhos (névoa salina). A quantidade de cloretos é incrementada temporalmente chegando, até mesmo, a atacar toda a superfície da armadura, podendo provocar velocidades de corrosão intensas e perigosas (POLDER; PEELEN, 2002 e FORTES; ANDRADE, 2001). A NBR 7211(2009) prescreve teores limites de cloretos em agregados para concreto armado menores que 0,1% da massa do agregado e para concreto protendido de 0,01% da massa do agregado. Já a NBR (2006) especifica a quantidade máxima de íons cloreto nas estruturas de concreto armado sujeitas a exposição de cloretos em 0,15% e a estruturas que não estejam em áreas agressivas (locais secos e protegidos de umidade) em 0,4% com relação ao peso do cimento. Já a Norma Brasileira, ABNT-NBR 6118 (2007), não fala sobre tores críticos de íons cloreto no concreto, apenas limita o teor máximo de cloretos em 500 mg/l em relação à água de amassamento do concreto. Esse conteúdo depende de vários parâmetros encontrados, entre eles são citados: tipo de cimento, quantidade de cimento, relação a/c, conteúdo de umidade, agressividade do ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 7

8 meio, adensamento, cura e outros, havendo, portanto, dificuldade de ser estabelecido um limite seguro abaixo do qual não haveria possibilidade de despassivação da armadura de aço. Segundo Fortes; Andrade (2001), os íons cloreto (Cl - ), em contato com a armadura, produzem uma redução do ph do concreto, que passivada se encontra entre os valores de 12,5 a 13,5, para valores de até 5. Tais íons atingem a armadura de forma localizada, destruindo a camada passivadora, resultando na corrosão por pite que, depois de formado, permanece ativo sempre reduzindo o diâmetro da barra de aço. Em dissolução aquosa os agentes agressivos, tanto para o concreto como para a armadura, atingem as regiões mais internas do concreto armado por intermédio de chuvas ou umidade e através da rede de poros conectados. Segundo Cascudo (1997), tais agentes podem ser transportados para dentro do concreto através dos mecanismos de absorção capilar, difusão, permeabilidade e migração. Pode-se considerar que esse contexto promove a corrosão do concreto Mecanismos de Transporte dos Íons Cloretos A penetração de íons cloreto não é visível, não reduz a resistência do concreto e não altera a sua aparência superficial. Para identificar a profundidade de um teor crítico de cloreto são necessários ensaios específicos (CASCUDO, 1997). O mecanismo de penetração tem forte influência no desenvolvimento da corrosão no concreto armado. Os íons cloreto que penetram no interior do concreto são responsáveis pelo aumento da condutividade elétrica do eletrólito facilitando a corrosão das armaduras. A taxa de penetração de cloreto através do concreto depende de diversos fatores, que incluem o local onde a estrutura de concreto está localizada (incluindo o micro clima e a situação de contato com o cloreto), a água e o oxigênio (MEDEIROS; HELENE, 2003). Os quatro mecanismos de penetração tradicionalmente referidos na literatura são: a absorção, difusão iônica, permeabilidade e migração iônica. A absorção capilar geralmente é o primeiro passo para a penetração de íons cloreto na superfície do concreto, onde um exemplo é a névoa salina em contato com a estrutura. Esta é dependente da porosidade, permitindo a transporte de líquidos para o interior do concreto. Quanto menor forem os poros conectados do concreto, mais intensas serão as forças capilares de sucção. Este processo é intensificado pelo refinamento dos poros do concreto com a água, caracterizando-o como um material hidrófilo. Concretos com poros mais delgados, apesar de apresentarem forças de sucção mais intensas, segundo CASCUDO (1997), apresentam absorção total de massa menor. Difusão iônica é o meio predominante do movimento dos cloretos no interior do concreto e acontece quando o cloreto ultrapassa a camada superficial e alcança o interior do concreto (região mais úmida); neste ponto ocorre à busca de equilíbrio através da ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 8

9 diferença de concentração de cloretos (entre o exterior e interior do concreto), promovendo a movimentação dos íons. A permeabilidade é um dos principais indicadores da qualidade de um concreto e é descrita como a facilidade com que uma substância atravessa o concreto. É um parâmetro que dependente da qualidade e dimensão dos poros, ou seja, depende diretamente da relação água/cimento na mistura do concreto, quanto menor for este fator, menos permeável será o concreto. Segundo CASCUDO (1997), isso ocorre apenas em situações especiais como contenção de solos, contato direto com a ação de águas correntes e estruturas semi-enterradas. A migração iônica no concreto se dá pelo campo gerado pela corrente elétrica do processo de corrosão eletroquímico da armadura (CASCUDO, 1997). Através da corrente elétrica gerada na corrosão ou através de campos elétricos externos, os cloretos podem também ser induzidos a movimentar-se pela rede de poros do concreto Fatores que Influenciam a Penetração de Íons Cloretos Relação água/cimento Este é um fator de grande importância para o concreto, pois influencia diretamente a formação da sua microestrutura e da rede de poros, sendo o tamanho e a interconectividade dos poros os principais fatores controladores da penetração de cloretos, pois facilitam ou impedem o deslocamento destes íons no interior do concreto (PEREIRA, 2001) Composição Química do Cimento e Adições A composição química do cimento tem grande influência na penetração de íons cloreto, já que o silicato tricálcio (C 3 A) e ferro aluminato de tetracálcio (C 4 AF) se combinam com os íons cloreto formando os cloroaluminatos. Essa reação diminui o fluxo de penetração de íons cloreto devido à redução da concentração de íons livres na solução aquosa dos poros do concreto (PAGE; SHORT; HOLDEN, 1986). De acordo com Rasheeduzzafar et al. (1990), quanto mais C 3 A contiver o cimento, mais tempo levará para se iniciar a corrosão das armaduras, devido à sua influência na fixação de íons cloreto. A Figura 4 apresenta uma da relação entre o início da corrosão e o teor de C 3 A. De acordo com Mehta e Monteiro (1994), a capacidade de fixação dos íons cloreto de um cimento ocorre somente quando o conteúdo de C 3 A é maior que 8%. Al-Gahtani; Rasheeduzzafar; Hussan (1994), estudando os cimentos com elevada alcalinidade, concluíram que eles têm um efeito benéfico e um nocivo em relação à penetração de íons cloretos. O efeito benéfico é que os cimentos mais alcalinos têm elevado OH -, abaixando a relação Cl - /OH - e diminuindo a corrosão. O fator nocivo é que ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 9

10 esses cimentos possuem uma pequena capacidade de retenção de íons cloreto, pois têm menos C 3 A. Helene (1993) observou que a capacidade de fixação de íons cloreto pelo C 3 A reduz significativamente quando o concreto está carbonatado. Figura 4 Efeito do conteúdo de C3A do cimento, no tempo de iniciação da corrosão da armadura do concreto (RASHEEDUZZAFAR et al.1990) Segundo Basheer (2002), quando as adições minerais são utilizadas no concreto, não apenas a porosidade é reduzida, mas também os poros se tornam mais finos e ocorre uma mudança nos hidratos do cimento, conduzindo a uma redução na mobilidade dos íons cloreto. Em geral, as adições minerais têm uma boa influência na redução da penetração de cloretos, pois possuem a capacidade de fixação de cloretos pelo fato de aumentarem a quantidade de aluminatos disponíveis na mistura. Também provoca uma diminuição e interrupção dos poros da pasta do concreto, com isso dificultando a entrada dos íons agressivos para o interior do concreto (BAUER, 1995, ZHANG et al., 1999 e BASHEER, 2002) Temperatura A vida útil das estruturas de concreto armado pode ser reduzida devido à elevação da temperatura, influenciando na penetração de íons cloreto; segundo Goñi; Andrade (1990), a velocidade de transporte dos íons no concreto aumenta com as temperaturas mais elevadas, no entanto Helene (1986) afirma que a diminuição da temperatura pode causar condensação no interior do concreto, aumentando a umidade nos poros e assim facilitando o transporte de íons. Neville (1997) afirma que as reações de corrosão são mais rápidas a temperaturas mais elevadas, explicando por que existem muitos mais concretos deteriorados em regiões litorâneas quentes do que em regiões temperadas. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 10

11 2.7.4 Compactação e Cura Collepardi; Marcialis; Turriziani (1972) verificaram que os concretos mais compactados têm coeficiente de difusão de íons cloreto inferiores àqueles não compactados. Em relação às condições de cura; Aïctin (2000) observou que a falta de uma cura adequada do concreto deixa-o vulnerável aos agentes agressivos do meio, estando entre eles o cloreto. Mota et al. (2010) realizaram pesquisa sobre a penetração de íons cloreto e a profundidade de penetração em corpos de prova de concreto expostos à névoa salina e em ciclos de molhagem e secagem na região litorânea de Porto de Galinhas - PE, durante 24 meses e observaram claramente a influência do período de cura na penetração dos íons cloretos, além de que ela exerce um papel importante nas melhorias da resistência à penetração de cloretos no concreto Agentes Ambientais O meio ambiente que envolve as estruturas de concreto em climas tropicais marinhos, podem apresentar grandes variações de umidade, temperatura, direção do vento, períodos de chuvas/secas e íons cloreto que podem se alojar na estrutura. A atmosfera tropical marinha é geralmente agressiva devido à presença de íons cloreto em suspensão. A situação se agrava quando a névoa salina é intensa e contínua e a umidade relativa é elevada. Nessa situação, a penetração de íons cloreto pode ser muitas vezes maior que numa atmosfera normal (ANDRADE, 2001). Os quatro principais eventos climáticos que influenciam a taxa de corrosão das armaduras foram identificados por Andrade (2001), devido às mudanças da condição hidrotérmica do concreto, são: ciclos noite/dia; ciclos sazonais; temperaturas extremas; e períodos de chuva Umidade Relativa A umidade no interior do concreto exerce importante papel sobre a corrosão, pois é um mecanismo eletroquímico que necessita de um meio aquoso e da presença de oxigênio para que se realize. Andrade (1992) considera o teor de umidade do concreto como o principal fator controlador da taxa da corrosão. A corrosão aumenta com o aumento da umidade relativa. Atinge um valor máximo quando a umidade relativa está em 95% e reduz a um nível baixo perto da saturação 100% (TUUTTI, 1982). ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 11

12 2.7.7 Fissuras Segundo Figueiredo (2005), quando uma estrutura de concreto está exposta à água, vapor ou solo que contenham íons cloretos, o ingresso preferencial se dá nas regiões fissuradas, do cobrimento e é por elas que se inicia a corrosão, ao atingirem teores críticos deste contaminante. Consequentemente, além dos efeitos do meio ambiente, uma parte da resistência à penetração de íons cloretos nas estruturas de concreto depende da compacidade e da durabilidade física do cobrimento. A limitação de abertura de fissuras, em função da agressividade ambiental, é proposta pela ABNT-NBR 6118 (2004) e sempre que possível deve ser minimizada, para as estruturas sujeitas à ação de cloretos ou outros íons agressivos Cobrimento A espessura do cobrimento da armadura deve ser limitada não só no sentido do cobrimento mínimo, como também de um cobrimento máximo (PFEIFER; LANDGREN; PERENCHIN, 1986). Cobrimento excessivo é antieconômico, e corre-se o risco de fissuras. Para espessuras acima de 6 cm, aumenta a expectativa do aparecimento dessa manifestação patológica. Na garantia de um cobrimento mínimo e eficiente, é importante um controle na execução do concreto, e consequentemente no lançamento, adensamento e cura adequados Carbonatação Um concreto carbonatado não possui a mesma capacidade de fixar cloretos no gel cimento quando comparado ao concreto não carbonatado. Quando o concreto começa a carbonatar parte dos cloretos que estiveram combinados passam à condições de livres, podendo atingir o limite crítico. Ainda segundo Helene (1993), o ingresso de íons cloretos é acelerado e a sua capacidade de fixação pelo C 3 A é reduzida quando há ocorrência de carbonatação, pois os cloroaluminatos não são estáveis em valores baixos de ph Exemplos de manifestações patológicas devido ao ataque de íons cloreto na praia de Boa Viagem Recife, PE Mota et al. (2009), realizaram pesquisas para analisar as manifestações patológicas em peças de concreto armado localizadas no calçadão da orla marítima de Boa Viagem, Recife-PE, e com uma distância média de 7 metros do mar, constatando uma disposição média de cloretos de 586,27 mg/m².dia. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 12

13 Os estudos foram realizados em duas etapas; na primeira, foram feitas inspeções visuais dos elementos estudados (mostrados na Figura 5), onde se constatou um alto nível de deterioração dos elementos e um baixo nível de carbonatação (verificado com a aplicação de fenolftaleína in loco.) e na segunda etapa do estudo foram coletadas amostras dos elementos estudados e analisados em laboratório quanto ao nível de deterioração estabelecido pelo boletim 162 do Comitê Internacional Du Beton CEB (1983) e os níveis de cloreto encontrados nas amostras coletadas. (a) (b) (c) (d) Figura 5 (a) Deterioração em observatório para salva-vidas na praia de Boa Viagem; (b) Bancos situados no calçadão de Boa viagem danificado pela corrosão; (c) Postes e barras para exercício localizados na orla de Boa Viagem em avançado grau de corrosão; (d) Chuveirão localizado na orla de Boa Viagem em avançado grau de corrosão (MOTA et al., 2009) Em sua pesquisa, Mota et al. (2009) concluíram que, a maioria dos elementos estruturais analisados apresentaram níveis de deterioração elevados, indicando praticamente o fim de sua vida útil total. Verificou-se também que os elementos analisados apresentaram baixo nível de carbonatação, constatando ataque de íons cloreto (devido à influência da proximidade com o mar e ao aerosol marinho, névoa salina, existente em regiões litorâneas) a principal causa da deterioração avançada das peças. ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 13

14 3 Considerações Finais Este trabalho teve como principais objetivos fazer uma revisão bibliográfica da corrosão de estruturas de concreto causada pela ação dos íons cloretos, buscando entender as variáveis que influem neste processo assim como seus mecanismos e fatores de influência. O fenômeno da corrosão das armaduras é mais frequente do que qualquer outro fenômeno de deterioração das estruturas de concreto armado, comprometendo-as tanto do ponto de vista estético, quanto do ponto de vista de segurança. O processo corrosivo é um processo de deterioração da fase metálica existente resultando na crescente perda de seção de barras e a formação de produtos expansivos que exercem reações e fissuram o concreto. Este processo é evolutivo e tende a ser agravar com o tempo. A corrosão das estruturas de concreto armado é um processo eminentemente eletroquímico. Os principais causadores são o CO 2, que contribui com a queda do ph e a consequente despassivação da armadura, e os íons cloreto que contribui com a diminuição da resistividade do concreto e o com ataque à camada passivadora. Os fatores que aceleram o processo corrosivo das estruturas são a qualidade e a espessura de cobrimento do concreto. O meio ambiente também apresenta uma influência significativa na intensidade da corrosão. Esta análise pode explicar a incidência diferenciada das patologias em diversas partes de uma mesma estrutura. As regiões litorâneas ficam submetidas à ação extremamente agressiva da atmosfera marinha, podendo então ocorrer à incidência de corrosão pela ação dos cloretos. Apesar do avanço tecnológico no campo das técnicas e dos materiais de construção, a corrosão das armaduras está associada também ao uso inadequado de materiais, aliado à falta de cuidados na execução e mesmo adaptações quando do seu uso. Referências AL-GAHTANI, A. S.;RASHEEDUZZAFAR;HUSSAN,S.E. Effect of alkali content of cement on chloride biding and corrosion of reinforcement steel. Corrosion and corrosion protection of steel in concrete. Sheffield:Sheffield Academic Press,1994. ANDRADE, M. C. P. Manual para diagnostico de obras deterioradas por corrosão de armaduras. 1.ed. PINI. São Paulo, ANDRADE, J. J.O. Contribuição à previsão da vida útil das estruturas de concreto armado atacadas pela corrosão das armaduras: iniciação por cloretos Tese (Doutorado) -, Curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul UFRGS, Porto Alegre, ANAIS DO 54º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC 14

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