Fonte:TUTIKIAN, Bernardo. Prova comentada: Diagnosticar e recuperar. Revista Téchne. São Paulo; edição 203; p. 45, fev

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1 Fonte:TUTIKIAN, Bernardo. Prova comentada: Diagnosticar e recuperar. Revista Téchne. São Paulo; edição 203; p. 45, fev

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4 Fonte: ARAÚJO, Adriana; PANOSSIAN, Zehbour. Resistividade elétrica do concreto na avaliação do risco de corrosão nas estruturas atmosféricas. TÉCHNE. São Paulo; edição 200, p.66-68, jul Resistividade elétrica do concreto na avaliação do risco de corrosão nas estruturas atmosféricas Parâmetro é importante para indicar o grau e a distribuição de umidade no concreto, a presença de íons cloreto e a taxa de corrosão da armadura Não é raro observar a deterioração prematura das estruturas atmosféricas de concreto armado, como pontes, viadutos, píeres e prédios, devido à corrosão das armaduras. Frequentemente, a corrosão é resultante da presença de teores críticos de íons cloreto no concreto ou do abaixamento do seu ph devido a reações com compostos presentes no ar atmosférico, especialmente o dióxido de carbono (reações de carbonatação) (Glass, 2003). Usualmente, o risco de corrosão é avaliado quando da realização de inspeções visuais periódicas que verificam o estado de conservação das estruturas. Na maioria das vezes, esta inspeção consiste do exame visual detalhado da superfície do concreto. Com base na gravidade das patologias observadas, bem como no conhecimento da agressividade ambiental, das características e do histórico da estrutura, outras técnicas são também aplicadas. Dentre elas, destaca-se a medida elétrica da resistividade do concreto que é associada à medida eletroquímica do potencial de corrosão e/ou da taxa de corrosão das armaduras para a avaliação do risco de sua corrosão. A resistividade elétrica é o inverso da condutividade elétrica, podendo ser definida como uma propriedade física do concreto que indica a sua resistência à passagem de corrente elétrica (Zaccardi et al., 2009). Além disto, é um parâmetro importante para indicar o grau e a distribuição de umidade no concreto, a presença de íons cloreto e a taxa de corrosão da armadura (Bertolini et al., 2004; Schiessl; Weydert, 1996). Sendo assim, pode-se dizer que a resistividade do concreto está relacionada com a vida útil das estruturas. Na etapa de iniciação, a sua medição, no decorrer do tempo, pode indicar alteração da umidade do concreto e, indiretamente, a penetração de íons cloreto e, na etapa de propagação, a intensidade da corrosão da armadura (Zaccardi et al., 2009; Polder, 2001). Adriana de Araujo Pesquisadora do Laboratório de Corrosão (LCP) e Proteção do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) aaraujo@ipt.br Zehbour Panossian Diretora de Inovação do IPT zep@ipt.br As características físicas e químicas do concreto têm grande influência na resistividade elétrica do concreto. Cita- se a permeabilidade do concreto que determina o transporte de diferentes agentes na rede de poros interconectados da matriz de cimento, em destaque a mencionada penetração da água

5 (contaminada ou não com íons) (Glass, 2003; Nagi; Whiting, 2004). Quanto maior é a penetração da água, maior será o grau de umidade do concreto (também descrito na literatura como grau de saturação). Este grau controla a resistividade elétrica do concreto de cobrimento da armadura (Enevoldsen et al., 1994). Quanto maior é o grau de umidade do concreto, menor será a sua resistividade elétrica, ou seja, mais facilitado é o fluxo da corrente elétrica no mesmo. Cita-se que as estruturas atmosféricas estão expostas a diferentes condições ambientais que propiciam a umidificação do concreto. O transporte da água e de seus vapores sempre ocorre quando há um gradiente de umidade entre o ambiente e o concreto e com a sua exposição à água pluvial. Quanto maior é a duração do período de exposição à água pluvial, maior pode ser a quantidade de água que penetra para o interior do concreto (Andrade et. al, 1999). A intensidade da corrosão das armaduras está diretamente relacionada com a umidade do concreto, ou seja, com a sua resistividade elétrica (Andrade et al., 1999; Gulikers, 2005). Um grau crítico de umidade é fundamental para o início da corrosão da armadura. As reações de corrosão só ocorrem quando a superfície da armadura está em contato direto com a fase líquida do concreto, ou seja, com a solução aquosa eletrolítica que preenche a rede de poros e capilares. Além disto, o aumento da umidade resulta no aumento da área de armadura em contato com a solução aquosa e favorece a dispersão dos produtos de corrosão formados na superfície do aço, sendo que ambos podem acelerar a taxa de corrosão (Feliu et al, 1989). Para a corrosão, também é fundamental a presença de oxigênio dissolvido na solução eletrolítica. Em geral, assume- se que o oxigênio controla o processo de corrosão em concreto, devido ao seu acesso lento até a superfície da armadura. No entanto, em estruturas atmosféricas nem sempre isto é válido, podendo o processo de corrosão ser controlado pela resistividade elétrica do concreto (Alonso et al., 1988). Como exemplo prático da influência da água e do oxigênio, cita-se que a taxa de corrosão da armadura é insignificante quando o concreto está muito seco (pouco eletrólito), mesmo havendo o livre acesso do oxigênio na sua superfície. No caso de um concreto saturado (máximo volume de umidade), a taxa de corrosão também é muito lenta, devido à restrição do acesso de oxigênio dissolvido no eletrólito. No entanto, caso o concreto esteja úmido, mas não saturado, espera-se um processo intenso de corrosão (Schiessl; Weydert, 1996; Polder, 2001). Uma célula de corrosão eletroquímica é esquematizada na figura 1. Nela, são apresentadas, simplificadamente, as reações indicadas na literatura como representativas do processo de corrosão do aço-carbono em concreto. Na região anódica, ocorre oxidação do metal (Fe Fe2+ + 2e) e, na catódica, redução do oxigênio dissolvido no eletrólito (O 2 + 2H 2O + 4e- 4OH-). Entre estas regiões, há formação de um circuito elétrico: no metal há condução de corrente elétrica de natureza eletrônica e, na solução de água de poro (eletrólito), condução de corrente elétrica de natureza iônica e, na interface metal/ meio, corrente elétrica decorrente das reações de transferência de cargas.

6 Conforme mostra a figura, na solução, a condução de corrente elétrica iônica é função da movimentação de íons livres (partículas com carga elétrica). A medida da resistividade elétrica indica exatamente a resistência do concreto ao fluxo da corrente elétrica iônica gerada por esta movimentação. Quanto menor é a resistividade elétrica do concreto, mais facilitado será este fluxo e, assim, mais propensas as armaduras estão à corrosão (Sadowshi, 2010). Na prática, diz-se que a corrosão é quase certa quando a resistividade elétrica do concreto é baixa e a armadura está despassivada. Diferentes fatores interferem no fluxo da corrente elétrica iônica. Como exemplo, cita-se a temperatura da solução de água de poro. O seu aumento facilita a mobilidade dos íons (Polder, 2001; Nagi; Whiting, 2004). Segundo estudo de Schiessl e Weydert (1996), um aumento em torno de 10 C é suficiente para reduzir a resistividade elétrica do concreto em 50 %, enquanto uma diminuição da mesma ordem de grandeza (-10 C) dobra a resistividade (100 %). Figura 1 - Esquema de célula de corrosão eletroquímica O tipo de íon presente na solução também interfere no fluxo de corrente elétrica no concreto. Os íons de alta mobilidade, como é o caso dos íons cloreto, intensifica a corrente iônica, acelerando a corrosão do aço-carbono (Broomfield; Millard, 2002). Por outro lado, a carbonatação do concreto tem efeito inverso ao dos íons cloreto, pois as suas reações resultam na formação de sais de carbonato de cálcio insolúveis que aumentam a densidade do concreto e tornam a água de poro mais diluída (Bertolini et al., 2004). Consequentemente, a resistividade elétrica do concreto aumenta. Resistividade elétrica do concreto e medidas eletroquímicas de corrosão Alonso e colaboradores (1988, 1989) mostraram, há décadas, que a resistividade elétrica do concreto está relacionada com a taxa de corrosão da armadura. Uma série de ensaios apontou um aumento expressivo da taxa de corrosão quando a resistividade elétrica do concreto era baixa. Outros estudos

7 (González et al., 2004; Glass et al., 1991; Schiessl; Weydert, 1996, Enevoldsen et al., 1994, Hunkeler, 1996) apontaram a mesma correlação. Broomfield e Millard (2002) ressaltam que a correlação da taxa de corrosão com a resistividade elétrica do concreto somente é valida se a medida desta última for feita com exatidão. Outra ressalva é para o caso de concreto muito úmido ou muito seco, condição em que a correlação entre as técnicas não se aplica. Enevoldsen et al. (1994) mostraram, por meio do embutimento no concreto de aparato específico de medição do grau de sua umidade, que a taxa de corrosão diminui quando a umidade do concreto é muito elevada, maior do que 80%. A partir deste valor, Hunkeler (1996) observou uma drástica queda da resistividade elétrica do concreto. Nesta condição, a taxa de corrosão é governada pela já mencionada concentração do oxigênio dissolvido que é menor em concreto muito úmido. No caso do concreto muito seco, a taxa de corrosão cai drasticamente devido à mencionada ausência de água. Broomfield e Millard (2002) também descrevem que é possível identificar locais de possível corrosão intensa (taxa elevada) e, também, avaliar a severidade da situação constatada em campo com a associação da medida da resistividade com a do potencial de corrosão. Segundo estes autores, isto é válido tanto para medições pontuais de potencial de corrosão como para aquelas que abrangem áreas maiores (mapeamento de potencial). Além disto, ressalta-se que esta associação é importante devido à conhecida influência do grau de umidade do concreto nos valores de potencial, conforme critérios da ASTM C876. Segundo estudos de González e colaboradores (2004) múltiplos fatores condicionam os valores de potencial, sendo a sua associação com outras medidas, como a da resistividade elétrica do concreto, necessária para a total credibilidade dos resultados obtidos em campo. O exposto está de acordo com a vivência em campo das autoras. A medida da resistividade elétrica do concreto é usualmente realizada para complementar a do potencial de corrosão das armaduras na avaliação do risco de corrosão. Com o conhecimento da resistividade do concreto é facilitada tanto a análise dos resultados, como também a identificação das regiões com corrosão em curso e potencialmente propensas à corrosão severa (taxa de corrosão elevada). Com base nos resultados obtidos e no exame visual da armadura, outros ensaios são realizados em campo e em laboratório. Com base nestes ensaios e nos obtidos na inspeção visual dos elementos da estrutura é possível não somente avaliar o risco de corrosão, como também determinar o seu estado de conservação. Outras aplicações da medida da resistividade Além da avaliação do risco corrosão, outros processos de degradação, em que o grau de umidade do concreto tem impacto significativo, como na reação álcalis- agregado e no ataque de sulfatos ao concreto, também podem fazer uso da técnica de medição da resistividade elétrica do concreto (ACI, 2010). Além disso, esta técnica pode ser aplicada para avaliar o desempenho de estruturas recuperadas (Hunkeler, 1996), a eficiência da proteção catódica ou do processo de dessalinização ou da realcalinização do concreto (Nagi; Whiting, 2004; Polder, 2001). Além disto, cita- se o seu uso na

8 caracterização do concreto, inclusive na avaliação do ingresso de íons cloreto (Nagi; Whiting, 2004; Andrade; D Andrea, 2011). Normalização Conforme a literatura consultada, há normalização (AASHTO TP95, 2011) para avaliar o ingresso de íons cloreto no concreto com uso da técnica de medição da resistividade do concreto. Quanto ao seu uso na avaliação do risco de corrosão das armaduras, somente foi recuperada a recomendação técnica Rilem TC 154-EMC (Polder, 2000). Sabendo-se da limitação de normalizações, é importante que as medidas de resistividade elétrica sejam feitas com base nessa recomendação e em estudos disponíveis na literatura. Cita-se que as principais técnicas e os critérios de avaliação dos resultados obtidos em medições em campo na avaliação do risco de corrosão são temas de artigo posterior. Agradecimento Andreza Milham e Ana Lúcia A. de Souza pela recuperação de artigos e Andrezza P. Correa pela elaboração de desenho.

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