UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS CURSO: ENGENHARIA CIVIL ALEXYA BRENDHA PINHEIRO DE LIMA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS AMBIENTAIS E TECNOLÓGICAS CURSO: ENGENHARIA CIVIL ALEXYA BRENDHA PINHEIRO DE LIMA ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DA ÁGUA DE AMASSAMENTO UTILIZADA NO CONCRETO PRODUZIDO EM OBRAS DA UFERSA, DE ACORDO COM AS ESPECIFICAÇÕES DA ABNT NBR 15900:2009 MOSSORÓ- RN 2014

2 ALEXYA BRENDHA PINHEIRO DE LIMA ANÁLISE DAS CONDIÇÕES DA ÁGUA DE AMASSAMENTO UTILIZADA NO CONCRETO PRODUZIDO EM OBRAS DA UFERSA, DE ACORDO COM AS ESPECIFICAÇÕES DA ABNT NBR 15900:2009 Trabalho Final de Graduação apresentado à Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA, Departamento de Ciências Ambientais e Tecnológicas para obtenção do título de Bacharel em Engenheiro Civil. Orientador: Prof. M.Sc. João Paulo Matos Xavier UFERSA. MOSSORÓ-RN 2014

3 O conteúdo desta obra é de inteira responsabilidade de seus autores Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Biblioteca Central Orlando Teixeira (BCOT) Setor de Informação e Referência L732a Lima, Alexya Brendha Pinheiro de. Análise das condições da água de amassamento utilizada no concreto produzido em obras da ufersa, de acordo com as especificações da ABNT NBR 15900:2009. / Alexya Brendha Pinheiro de Lima -- Mossoró, f.: il. Orientador: Prof. M.Sc. João Paulo Matos Xavier. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) Universidade Federal Rural do Semi-Árido. Pró-Reitoria de Graduação. 1. Concreto. 2. ABNT - NBR 15900: Água de amassamento. 4. Controle tecnológico. I. Título. RN/UFERSA/BCOT/ CDD: Bibliotecária: Vanessa Christiane Alves de Souza Borba CRB-15/452

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5 DEDICATÓRIA Á minha mãe, Antônia Pinheiro de França, minha referência e exemplo de vida, por todo o amor e dedicação. DEDICO

6 AGRADECIMENTOS Quero agradecer, em primeiro lugar a Deus, pela força e coragem durante toda esta longa caminhada. E o que dizer a ti minha mãe (Antônia Pinheiro de França)? Obrigada pela vida e educação que me proporcionou, pelo incentivo, pela força e principalmente pelo carinho. Tudo valeu a pena, espero nunca te decepcionar, te dedico este trabalho e lhe digo que este é mais seu do que meu. Amo-te. Agradeço também aos meus irmãos (Clelma Lima, Cleone Lima, Cleiza Lima e Lima Neto), aos sobrinhos (Arthur Abrantes, Thomas Gabriel e Rebeca Lima), aos meus cunhados, ao meu tio (Júlio César Lima) e a minha amiga (Tatiane Martins) que considero da família. Obrigada, amo todos vocês. Os meus sinceros agradecimentos também vão a todos os meus professores que me acompanharam durante a graduação, em especial ao meu orientador o Prof. M.Sc. João Paulo Matos Xavier que se fez sempre presente e é também responsável pela concretização deste trabalho. Obrigada meus inesquecíveis e grandes Mestres do saber. Ás professoras Drª Jeane Portela, Ana Cecília da Costa Sinclair Marinho e Drª Kalyanne Keyly Pereira Gomes, que me ajudaram na realização dos ensaios e também foram essenciais na consumação deste trabalho. Aos amigos Diego Souza, José Alves e Mariana Medeiros, vocês foram maravilhosos em minha vida, um presente de Deus. Obrigada meus amigos. Mesmo longe de casa construí uma família e esta sempre vou levar comigo, agradeço às Meninas da Casa 2, Taisa Sângela, Maisa Oliveira, Liziane Souza, Anânkia Ricarte, Vanessa Moraes, Wegna Silva, Carlina Pinheiro, Amanda Modesto, Daryana Alves, Jarina Avelino, Tereza Luiza, Maria Luiza, Dinara Simão, Elissandra Freire, Taisi Milena. Obrigada minhas irmãs, vocês foram meu alicerce durante este período de minha vida, na residência universitária junto à vocês, vivi os melhores anos de minha vida.

7 Um dos grandes problemas do concreto é que qualquer doido pensa que sabe fazer concreto, mas o pior problema, mesmo, é que ele faz. Frase de Neville

8 RESUMO O surgimento frequente de problemas referentes à durabilidade das peças de concreto vem despertando no meio construtivo o interesse sobre o controle de execução e nos materiais envolvidos. A qualidade do concreto de início é dependente da qualidade dos materiais componentes, dentre esses, a água de amassamento. A água para essa finalidade não deve conter impurezas que possam vir a prejudicar as reações que ocorrem durante a mistura com os compostos do cimento, como também, as falhas atribuídas a água de amassamento tem relação direta com a quantidade de água em excesso na mistura. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo realizar a análise das condições da água de amassamento utilizada no concreto de acordo com as especificações da ABNT NBR 15900:2009, como também elaborar um breve estudo a cerca do controle tecnológico na produção de concreto nas obras tomadas como estudos de caso. Para tanto, foi desenvolvida uma pesquisa de caráter avaliativo das condições da água em obras localizadas no Campus Central da Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA em Mossoró/RN. Foram retiradas amostras das águas que seriam utilizadas para o amassamento do concreto e levadas aos laboratórios da instituição (UFERSA) para análise preliminar e química, fazendo-se comparativo com as especificações da ABNT NBR 15900:2009. Através da aplicação de questionário foram obtidos dados referentes às condições de controle tecnológico nas obras, como armazenamento da água, o respeito à dosagem, equipamentos e materiais utilizados na produção do concreto. Também foram moldados corpos-de-prova do concreto produzido in loco que foram rompidos com 28 dias para averiguação da sua resistência à compressão. Por fim, concluiu-se que nas obras analisadas a dosagem da água na mistura do concreto é realizada de acordo com a experiência do operador, que as concentrações de cloretos atendem os limites estabelecidos pela norma e que o concreto produzido em uma das obras não apresentou resistência à compressão suficiente para a sua finalidade estrutural. Como parte do estudo, foi sugerido medidas de controle tecnológico na produção do concerto, a fim reverter o quadro de negligências que se repete nos canteiros de obra analisados, como também é apresentada propostas e sugestões para trabalhos futuros. Palavras-chave: Durabilidade do concreto. Água de amassamento. ABNT NBR 15900:2009. Controle tecnológico.

9 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Relação da resistência à compressão do concreto, expressa em MPa, com o aumento do fator água/cimento Figura 2: Fases da instalação do processo de corrosão em uma barra de armadura Figura 3: Coleta das amostras de água nas obras analisadas Figura 4: Amostras em proveta e colocadas em repouso para análise de espuma, gordura e cor Figura 5: Identificação simples do odor das amostras de água Figura 6: Medidor de ph, constituído por eletrodo e circuito potenciômetro Figura 7: Amostras de água para ensaio de identificação de cloretos Figura 8: Instrumento laboratorial utilizado no ensaio de titulação (bureta, torneira de precisão e suportes) Figura 9: Solução titulante de nitrato de prata ( ) Figura 10: A) Solução com indicador B) Identificação do ponto de equivalência Figura 11: Medição do abatimento do concreto Figura 12: Máquina utilizada na compressão axial dos corpos-de-prova Figura 13: Recipientes utilizados na dosagem da água Figura 14: Reservatório de PVC sem cobertura de proteção Figura 15: Sólidos suspensos na amostra da obra Figura 16: Comparação da amostra com uma solução padrão Figura 17: Método de controle na obra 2 sobre a dosagem da água na mistura do concreto Figura 18: Reservatório de PVC para armazenagem de água na obra Figura 19: Peneiramento da brita granítica para retirada dos finos Figura 20: Reservatório de PVC para armazenagem de água na obra

10 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Resultados para análise preliminar nas amostras da obra Tabela 2: Resultados do ensaio de resistência à compressão dos corpos-de-prova da obra Tabela 3: Resultados para análise preliminar das amostras na obra Tabela 4: Resultados do ensaio de resistência à compressão dos corpos-de-prova da obra Tabela 5: Resultados para análise preliminar das amostras na obra Tabela 6: Resultados do ensaio de resistência à compressão dos corpos-de-prova da obra Tabela 7: Requisitos e procedimentos de ensaio para a inspeção preliminar da água destinada ao amassamento do concreto Tabela 8: Teor máximo de cloreto em água para amassamento Tabela 9: Limites de abatimento (Slump-teste) para diversos tipos de concreto... 57

11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CAERN Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte CP Cimento Portland cm Centímetros Coeficiente de variação Resistência à compressão f ck Resistência à compressão característica f cm Resistência média à compressão IFRN Instituto Federal do Rio Grande do Norte LASAP Laboratório de Análise Solo-Água-Planta mm Milímetro mg Miligrama MPa Megapascal NBR Norma Brasileira PET Polietileno tereftalato ph Potencial Hidrogeniônico PVC Policloreto de Vinila RN Rio Grande do Norte RS - Resistente à Sulfato Se Desvio padrão UFERSA Universidade Federal Rural do Semi-Árido

12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO APRESENTAÇÃO OBJETIVOS Objetivo Geral Objetivos Específicos JUSTIFICATIVA ESTRUTURA DO TRABALHO REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CONCRETO ÁGUA DE AMASSAMENTO MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS Corrosão das armaduras Carbonatação Eflorescência Ataque químico por cloretos nas estruturas de concreto Ataque químico por sulfatos nas estruturas de concreto DURABILIDADE VIDA ÚTIL DESEMPENHO MANUTENÇÃO METODOLOGIA TIPO, NATUREZA E ESTRUTURA DA PESQUISA ETAPAS DA PESQUISA Aplicação de questionário Coleta das amostras da água de amassamento Avaliação preliminar Detergentes, óleos ou gorduras e cor Odor Medida do potencial hidrogeniônico (ph) Propriedades químicas da água de amassamento Ensaios para análise química Determinação de cloreto solúvel em água AMOSTRAS DE CONCRETO PRODUZIDO IN LOCO... 36

13 3.3.1 Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone Procedimento de moldagem e cura de corpo-de-prova Ensaio de compressão axial de corpos-de-prova cilíndricos RESULTADOS OBRA Questionário Análise preliminar da amostra de água Análise química da amostra de água Cloretos Amostras de concreto produzindo in loco Consistência pelo abatimento do tronco de cone Ensaio de compressão axial OBRA Questionário Análise preliminar da amostra de água Análise química da amostra de água Cloretos Amostras de concreto produzido in loco Consistência pelo abatimento do tronco de cone Ensaio de compressão axial OBRA Questionário Análise preliminar da amostra de água Análise química da amostra de água Cloretos Amostras de concreto produzindo in loco Consistência pelo abatimento do tronco de cone Ensaio de compressão axial DISCUSSÕES E ANÁLISE DE RESULTADOS QUESTIONÁRIO ANÁLISE PRELIMINAR DA AMOSTRA DE ÁGUA ANÁLISE QUÍMICA DA AMOSTRA DE ÁGUA AMOSTRAS DE CONCRETO PRODUZIDO IN LOCO CONCLUSÃO E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS CONCLUSÃO SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS... 60

14 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE A Questionário aplicado nas obras analisadas... 65

15 10 1. INTRODUÇÃO 1.1 APRESENTAÇÃO É de conhecimento geral a importância da água em várias atividades humanas, sejam elas vitais ou na realização de atividades do dia-a-dia. Na construção civil não é diferente, a água também tem sua importância, seja como componente na produção de concreto, argamassas ou como constituinte de elementos presentes em demais fases da obra. Sua relevância para com o concreto está ligada às reações de hidratação do cimento e na sua utilização na cura, fases estas que influenciam as propriedades do concreto e durabilidade do mesmo (CONCRETO E CONSTRUÇÕES, 2010). Deste modo, atribuindo a água de amassamento sua devida importância, sua quantidade e composição química devem ser controladas de forma a não prejudicar o concreto, pois a presença de impurezas na água e aumento da relação água/cimento são fatores que reduzem sua resistência, como também influencia o tempo de pega e durabilidade. Ainda nesse seguimento, a água de amassamento como qualquer outro componente do concreto, deve passar por avaliações de qualidade. Para isso, existe a norma de referência a ABNT NBR 15900:2009 que especifica os limites dos constituintes na água para utilização no concreto, além de orientar os métodos para a análise preliminar e química da água. De modo geral, nas atividades do canteiro de obra é comum ocorrer negligência referente à qualidade e armazenamento da água, como também o respeito a dosagem na produção do concreto. Assim, de forma a atribuir benefícios para a construção civil e com o intuito de introduzir maior controle sobre a água adicionada ao concreto e argamassa, que esta pesquisa se embasa. Para que se possa garantir a qualidade do concreto e, consequentemente, a durabilidade das peças de concreto, é preciso realizar o controle tecnológico em sua produção e isso deve ser inserido no dia-a-dia dos canteiros de obra. Diante disto, este trabalho tem por finalidade avaliar as condições reais da água de amassamento em canteiros de obras localizados na Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA na cidade de Mossoró- RN, quanto a sua composição química e controle de dosagem.

16 OBJETIVOS Objetivo Geral O objetivo geral deste trabalho é verificar as condições reais da água de amassamento, referente ao seu armazenamento, dosagem e qualidade em obras localizadas no Campus Central da UFERSA em Mossoró/RN, aplicando os preceitos da ABNT NBR 15900: Objetivos Específicos Como objetivos específicos pretende-se: Averiguar as condições de armazenamento e qualidade da água em obras da UFERSA, através de análise das amostras da água em laboratório específico; Aplicação de questionário para verificação do controle tecnológico na produção do concreto; Realizar ensaio de compressão simples com corpos de prova do concreto produzido "in situ"; Levantamento dos resultados, com elaboração de tabelas para facilitar a interpretação; Interpretação dos resultados e exposição da aptidão ou não da água de amassamento utilizada nas obras em estudo, segundo a ABNT NBR 15900:2009. Analisar os resultados dos ensaios de compressão simples dos corpos de prova, verificando se houve interferência da água de amassamento na resistência mecânica do concreto produzido nas respectivas obras; Propor sugestões de controle sobre a água utilizada no concreto, tanto em seu armazenamento e manuseio, como também na dosagem. Por fim, sugerir alternativas para melhorar o controle tecnológico sobre a água de amassamento nos canteiros de obra.

17 JUSTIFICATIVA Os problemas relacionados à durabilidade do concreto, ligados à ocorrência de manifestações patológicas como a corrosão nas armaduras, carbonatação e eflorescência, são problemas comuns nas edificações. Frente a esta realidade, há uma maior preocupação nos aspectos de projeto no que se refere a durabilidade das edificações, almejando o prolongamento da sua vida útil e redução com custos de manutenção e restauração. Diante disto, o presente trabalho é justificável, pois analisará a qualidade da água de amassamento, que é um componente do concreto, que interfere diretamente em sua resistência e durabilidade. É importante ressaltar que há poucas publicações na bibliografia abordando a influência da água de amassamento na durabilidade do concreto. Outro aspecto importante, é que para a realização das análises da água de amassamento, será tomada como referência os preceitos da ABNT NBR 15900:2009. Aliado a isso, esse trabalho faz parte de uma linha de pesquisa que trata da avaliação da durabilidade do concreto em edificações, proposta pelo Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA com ênfase na área de Patologia das Estruturas, a qual pode-se destacar as monografias de Oliveira (2013), Nolasco (2013), Mesquita (2014), Vasconcelos (2014) e Mendonça (2014). 1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO O trabalho está divido em seis capítulos e consta de um Apêndice que apresenta conteúdo importante na coleta de informações para o desenvolvimento do trabalho. O Capítulo um, Introdução, faz uma breve apresentação do tema abordado dando ênfase a água de amassamento na construção civil e também a norma de referência a ABNT NBR 15000:2009. Expõe os objetivos gerais e específicos do trabalho e justifica a escolha e importância do tema abordado. O Capítulo dois, Revisão Bibliográfica, procura explanar de forma geral informações ligadas à concreto e à água de amassamento, onde no último se faz menção à ABNT NBR 15000:2009. E ainda relata as principais manifestações patológicas que agem

18 13 sobre o concreto e apresenta os conceitos de durabilidade, vida útil, manutenção e desempenho. O Capítulo três, Metodologia, aborda os métodos e técnicas adotados para obtenção dos resultados. No Capítulo quatro, Resultados, são apresentados os resultados efetivos do estudo, com uso de tabelas para a apresentação dos resultados. No Capítulo cinco, Discussões e Análise de Resultados, são expostas as implicações e comentários necessários de acordo com os dados obtidos. No capítulo seis, Conclusão e Sugestões para Trabalhos Futuros, são relatadas as considerações finais relacionados ao tema em estudo, como também é apresentado sugestões para trabalhos futuros relacionados à linha de pesquisa. No Apêndice A é apresentado o questionário aplicado em campo junto aos responsáveis das obras (Mestre de obra, Engenheiro Civil), onde através do mesmo foi possível analisar o controle tecnológico na produção de concreto nas obras em estudo.

19 14 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 CONCRETO O concreto é o material de construção civil mais utilizado e pesquisado no mundo (NEVILLE, 1997). Diante de sua diversidade de aplicações, eficiência resistiva, facilidade de acesso às seus componentes e simples execução, pode-se dizer que sua utilização não tem limites (SBRIGHI NETO; BATTAGIN, 2001). Para Pilz (2006) o concreto é considerado o esqueleto das edificações, quando o mesmo é que dá sustentação à estrutura, seja na condição de armado ou simples. Perante sua importância incontestável na construção civil, este é um dos materiais mais estudados tanto na área estrutural quanto voltado para sua produção, englobando assim conhecimento e controle sobre os materiais que o compõem: cimento Portland, brita, areia, água, aditivos, adições e na situação de armado, o aço. Diante das necessidades de obtenção da qualidade do concreto e dos benefícios que a mesma atribui às peças concretadas, que muitos estudiosos se voltam para análise de todas as suas fases, desde seu estado fresco ao endurecido, dos materiais componentes tradicionais ou alternativos, execução e manutenção. Mas nem sempre essas teorias são praticadas, grande parte das construtoras ainda não utilizam estes conhecimentos no cotidiano de seus canteiros, produzindo concreto em obra sem nenhum processo de racionalização e controle tecnológico (CAVALHEIRO, 2004). Giammusso (1987) relata que existem muitos conhecedores de concreto pelo mundo, mas com respeito à execução e controle a sua qualidade é duvidosa, e este é um dos problemas mais comuns no Brasil onde é preciso produzir concreto nas mais diversas condições e características de obra. É fato que sua utilização cria situações antagônicas, onde sua simplicidade no processo de produção por muitas vezes é mal interpretada, resultando numa desconsideração no grau de conhecimento dos operadores prejudicando inteiramente na qualidade do produto final. È justamente esse tipo de comportamento que gera as diversas manifestações patológicas nas estruturas, manifestações comumente encontradas nas obras civis de concreto por todo o país (ANDRADE; DAL MOLIN, 1998; DAL MOLIN, 1988; DAL MOLIN; ANDRADE, 1997).

20 ÁGUA DE AMASSAMENTO A água é o material mais consumido no mundo (AITCIN, 2000; MEHTA; MONTEIRO, 1994). É considerada fonte de vida por compor células, tecidos e órgãos do corpo humano e de outros seres vivos, além de ser essencial na realização das atividades diárias como alimentação, higiene, produção de energia elétrica, na agricultura, pesca, navegação, lazer, entre outras. Um elemento tão participativo e essencial na realização de atividades humanas, não passa despercebido na construção civil, pode-se destacar a sua utilização na produção do concreto, argamassa, tintas, no processo de cura, além de ser contribuinte na produção de outros materiais construtivos como os blocos cerâmicos (tijolos, telhas). Na produção do concreto a água é responsável pelas reações de hidratação do cimento, onde chega a cerca de 20% de seu volume, como também participa no processo da cura (CONCRETO E CONSTRUÇÕES, 2010). Sua participação é de extrema importância na mistura do concreto, pois além de interagir nas reações de hidratação é através da mesma que se obtém trabalhabilidade para o manuseio do concreto nas suas diversas aplicações. A água de amassamento é um fator que interfere diretamente na qualidade do concreto, seja na própria composição ou na relação água/cimento. A relação água/cimento é um fator que influencia na suscetibilidade do concreto ao ingresso de agentes externos, pois interferem na porosidade, permeabilidade e capacidade de absorção (HELENE, 1999). A água entra também como componente participativa na qualidade, quando nos referimos a cura do concreto, que trata-se de uma importante fase da concretagem, pois uma cura bem feita impossibilita o aparecimento das trincas nas peças de concreto. De acordo com Souza e Ripper (1998), no que diz respeito a má utilização dos materiais de construção, tem-se na dosagem incorreta, seja por erro nas proporções ou pela adoção de materiais de qualidade duvidosa (cimento, agregado, água), grande representante na ocorrência de patologias nas estruturas. Por razões de displicência, o que acontece comumente é a falta de controle sobre a dosagem, onde se realizam as atividades sem a assistência de profissionais que conheçam a tecnologia dos materiais e que possam controlar a produção, enfatizando a qualidade dentro dos canteiros. Ainda ressaltando o uso da água de amassamento no concreto, os autores propõem que as manifestações nas edificações por muitas vezes se dão por um pensamento errôneo de que ao adicionar mais água ao concreto vai proporcionar-lhe uma maior trabalhabilidade, mas essa conquista gera uma queda na

21 16 resistência deste concreto, pelo fato de elevar consideravelmente a relação água/cimento e gerar retrações. A água de mistura do concreto é o seu componente menos dispendioso, porém sua importância é indiscutível. A quantidade de água adicionada ao concreto (fator água/cimento) que determina sua resistência final, como pode ser observado na Figura 1, e com relação à função estrutural das peças de concreto, as mesmas podem desenvolver sintomas patológicos agravantes quando utilizadas águas em situações não potáveis ou com grandes concentrações de cloretos, que podem contribuir significantemente no desenvolvimento de corrosão nas armaduras (SOUZA; RIPPER, 1998 ). Figura 1: Relação da resistência à compressão do concreto, expressa em MPa, com o aumento do fator água/cimento Fonte: Souza e Ripper (1998) Já com relação a composição química e às impurezas presentes na água de amassamento, Souza e Ripper (1998) destaca que a água utilizada no concreto deve obedecer padrões de potabilidade (caso não for, ser no mínimo inodora e incolor), não conter matérias em suspensão, impurezas químicas (cloretos e sulfatos), e resíduos industriais, como os açúcares, que podem retardar ou até mesmo impedir a pega do concreto. Essa forte influência da água em alterações de propriedades do concreto acontece através das substâncias nela dissolvidas, caso as concentrações sejam elevadas poderá acontecer o impedimento da

22 17 cristalização dos produtos da reação do cimento com a água, resultando numa perda de coesão do produto. Estes autores reforçam que de acordo com as partículas dissolvidas, três estados são previsíveis: A presença de íons que se combinam com o cálcio do cimento, retarda ou mesmo impossibilita a pega e o endurecimento do concreto; A presença de íons álcalis ou sulfatos, que podem exercer sua ação sobre o cimento ou agregados, levando a reações expansivas; Presença de íons capazes de promover a corrosão das armaduras, tais como cloretos, sulfetos, amônio e nitratos. Prosseguindo com o raciocínio, estas impurezas podem influenciar na resistência do concreto, no tempo de pega, ser causa de manifestações patológicas como eflorescência, corrosão das armaduras e ataque à microestrutura do concreto (CONCRETO E CONSTRUÇÕES, 2010). Por razões desta forte influência dos compostos da água no concreto é que se estabeleceu uma norma brasileira, publicada pela ABNT em Trata-se da ABNT NBR 15900:2009, onde a mesma é composta de 11 partes que especificam os requisitos para água ser considerada adequada ao preparo do concreto e também descreve os procedimentos de amostragem, bem como os métodos para a sua avaliação. Essa aptidão da água é verificada de acordo com os limites de cada composto especificado pela referente norma, a fim de ter o controle tecnológico sobre a ocorrência de manifestações, fruto da alta concentração de determinados compostos na mistura do concreto. Assim, tanto a água para mistura, quanto para a cura, precisam atender essas limitações em matérias de íons agressivos, devendo ser obrigatoriamente submetida a análises químicas. 2.3 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS O concreto apresenta um comportamento não inerte, ou seja, todos os seus elementos construtivos (cimento, brita, areia, água, aditivo, adição, aço) interagem entre si, com o meio e seus agentes externos (ácidos, bases, sais, gases, vapores, microrganismos e outros), onde essa interação por muitas vezes resultam em anomalias que adoecem a estrutura, comprometendo o seu desempenho. Portanto, também como o corpo humano, uma estrutura se encontra doente, quando tem sua saúde fragilizada, ou seja, quando têm sua aparência

23 18 estética prejudicada, estabilidade e segurança afetadas, tudo isso resultado de um vício construtivo instalado na estrutura (LAPA, 2008). Segundo Lapa (2008) para compreender estas doenças, determinar meios de tratalas e preveni-las é que existe um ramo da engenharia que estuda estas manifestações, a Patologia. Basicamente esta ciência se dedica ao estudo das doenças que se instalam nas estruturas, como também suas causas, origens e terapias. Para promover o tratamento adequado ou evitar alguma doença, é preciso acima de tudo conhecê-la, saber identificar sua origem e sobre uma situação de ocorrência ter o discernimento de como corrigir ou amenizar os danos ocasionados por estas manifestações, ou até mesmo, ter o conhecimento de evitá-las, agindo corretamente em todas as fases de execução de uma obra. Para tanto, será apresentado nos subitens a algumas das principais manifestações patológicas que ocorrem nas peças de concreto armado Corrosão das armaduras Segundo Gentil (1987 apud SOUZA; RIPPER 1998), corrosão pode ser entendida como a deterioração de um material, por ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos. Já Araújo (2009) define corrosão como um processo eletroquímico, o qual envolve uma transferência de cargas (elétrons) de um elemento químico ou através de um meio líquido (eletrolítico), no concreto as manifestações da corrosão se dão sob a forma de expansão, fissuras e destacamento do concreto de cobrimento. No concreto armado, as barras de aço imersas no concreto têm sua deterioração por corrosão caracterizada pela destruição da película passivante que envolve a superfície das barras, pois uma vez perdida a passividade da armadura a taxa de corrosão cresce consideravelmente. Esta camada protetora é formada como resultado do impedimento da dissolução do aço pela alta alcalinidade do meio aquoso que existe no concreto, este meio é decorrência da parcela de água de amassamento do concreto em excesso que não é absorvida pela superfície dos furos e normalmente preenche os veios capilares do concreto (SOUZA; RIPPER, 1998).

24 19 Esse meio aquoso, assim como qualquer solução, pode ser considerado ácido, básico ou neutro em função do seu ph. Para tanto, a garantia da criação da camada passivadora é função de um meio alcalino (PH > 9), onde esta alcalinidade pode ser prejudicada pela ação de íons cloretos, originários por muitas vezes da própria água de amassamento contaminada, ou por meio dos demais materiais utilizados (blocos cerâmicos, agregados contaminados, aditivos aceleradores de pega) (SOUZA; RIPPER, 1998). Num contexto para engenharia civil alguns aspectos patológicos da corrosão são a diminuição da capacidade resistente da armadura, fruto da diminuição de seção resistente das barras, diminuição da aderência entre o aço e o concreto, ocorrência de fissurações por expansão da armadura e degradação da camada de concreto que envolve a armadura (Figura 2), resultando em alterações nas respostas da peça estrutural às solicitações às quais são submetidas (SOUZA; RIPPER, 1998). Figura 2: Fases da instalação do processo de corrosão em uma barra de armadura Fonte: Souza e Ripper (1998) Assim, para evitar a ocorrência de corrosão deve existir um controle sobre o ph, onde o mesmo deve ser preferencialmente básico, também é importante um maior domínio sobre a execução e materiais utilizados na produção do concreto para obtenção de maior qualidade e estabelecer barreiras à ação de agentes agressivos em seu interior (cloretos, em especial). Taylor (1997) afirma que essa penetração, dos agentes agressivos ao interior do concreto, depende da porosidade do mesmo, da relação água/cimento, do grau de compacidade dos agregados e do tempo de cura realizado, quesitos que qualificam o concreto e o estabelecem maior durabilidade e resistência.

25 Carbonatação A carbonatação trata-se de uma reação do dióxido de carbono ( ) com os alcalinos do concreto, reduzindo a alcalinidade do meio onde a armadura está inserida. Essa redução no ph é que propicia a aparição da frente de carbonatação, fenômeno prejudicial ao concreto armado, pois essa redução possibilita a quebra da camada passivadora do aço e acelera o processo de corrosão na armadura, vale salientar, que a corrosão se efetua em condições favoráveis de umidade e níveis de oxigênio (ARAÚJO, 2009). Araújo (2009) destaca ainda, que uma vez a frente de cabornatação alcançando a profundidade equivalente ao cobrimento e atingindo a armadura, a película passivadora não resiste à queda de ph, deixando a armadura desprotegida e mais suscetível a corrosão. Existem métodos de detecção da frente de carbonatação no concreto, um deles é o ensaio de fenolftaleína 1, que consiste na aplicação desse indicador no interior do concreto até à armadura, onde esta substância irá indicar se o meio está ácido ou básico pela mudança de coloração. A interpretação é simples, se não houver mudança de cor, dizemos que o concreto está carbonatado (meio ácido) e no caso de haver mudança de cor ele não está carbonatado (meio alcalino), esse método é muito utilizado por sua facilidade de execução e análise da frente de carbonatação Eflorescência Do latim efflorescentia, o fenômeno de eflorescência é caracterizado pelo aparecimento de formações salinas sobre algumas superfícies, podendo ter caráter pulverulento ou ter a forma de crostas duras e insolúveis em água. Melo (2011) define eflorescência como a deposição de sais na superfície, resultante da migração e posterior evaporação da solução aquosa salinizada, deixando assim, essas formações nas superfícies dos materiais. Os sais que geram este fenômeno na maioria das vezes têm origem da própria matéria-prima, materiais de construção ou águas contaminadas do subsolo que percolam por capilaridade. 1 A fenolftaleína é um indicador ácido-base sintético que tem a propriedade de mudar de cor em função do ph do meio, esta fica rosa em meio básico e incolor em meio ácido.

26 21 Quando no interior da estrutura essa água salinizada migra para o meio externo por pressão hidrostática, na superfície esses sais cristalizam originando a eflorescência, que para muitos é conhecida como salitre. Sua ocorrência é simbolizada pela depreciação estética como o aparecimento de manchas (brancas ou cor de ferrugem) e desplacamento de pintura ou outros revestimentos (BORGES, 2008) Ataque químico por cloretos nas estruturas de concreto A durabilidade do concreto está ligada a limitação dos cloretos, a presença desse componente, dependendo do teor, podem gerar patologias no concreto, como a corrosão de armaduras e o aparecimento de eflorescência, além da formação de compostos expansivos como os cloroaluminatos cálcios. Além do que, teores elevados de cloreto tendem a acelerar as reações de hidratação, acelerando o tempo de pega e a resistência inicial e reduzindo as resistências em longo prazo. Os íons cloretos são os agentes mais problemáticos para a corrosão nas armaduras, por serem capazes de despassivar o aço mesmo em meio alcalino e que junto à presença de água e oxigênio tornam o processo corrosivo possível (CAVALCANTI FILHO, 2010). Os cloretos chegam ao interior do concreto por mecanismos de transporte como absorção capilar, difusão iônica ou por permeabilidade sob pressão hidráulica. a) Absorção capilar A absorção capilar é o mecanismo de transporte que exige o contato direto entre o concreto e a solução rica em íons cloretos. Essa solução adentra à estrutura devido às tensões capilares, por tanto, o fenômeno ocorre na superfície do concreto. Esse mecanismo é comum em estruturas marítimas semi-submersas ou por cloretos impregnados na superfície que se dissolvem sobre a presença de água (CAVALCANTI FILHO, 2010). A capacidade de absorção do concreto está ligado a porosidade do mesmo, capilares de menores diâmetros e menos intercomunicáveis, resulta numa menor absorção e portanto numa maior resistência ao ingresso de agentes nocivos.

27 22 b) Difusão iônica Para Cascudo (1997) e Cavalcanti Filho (2010) a absorção capilar e a difusão capilar são os principais mecanismos de transportes dos íons cloretos através dos poros do concreto. Basicamente, a difusão capilar consiste no movimento dos íons cloretos no interior do concreto, provocado pela diferença ou gradiente de concentração iônica, seja entre o meio interno ou externo, ou dentro do próprio concreto. Essas diferenças de concentração levam os íons cloretos a se movimentarem em busca do equilíbrio. Para a ocorrência da difusão iônica existem duas condições a porosidade aberta do concreto e a existência de um meio úmido ou aquoso (eletrólito) que permitam a movimentação dos íons. A intensidade da difusão iônica depende da porosidade do concreto, para tanto, quanto menos permeável e mais compacto for o mesmo menor será a ocorrência desse mecanismo de transporte. c) Permeabilidade a líquidos sob pressão hidráulica Metha e Monteiro (2008) define permeabilidade como a facilidade com que um fluido tem de percolar por um sólido (neste caso, o concreto) sob um gradiente de pressão externa. Esse mecanismo de penetração de fluídos se caracteriza pela existência de um gradiente hidráulico que exerce pressão sobre o mesmo e força a sua entrada no concreto. E como poderia impedir ou impossibilitar essa entrada de água ou demais fluídos no concreto? A resposta é simples, ter um maior controle sobre a porosidade do concreto. A estrutura porosa do concreto tem uma ligação direta com a relação água/cimento, onde quanto menor essa relação, mais compacto o concreto e menor a porosidade capilar, resultando em um concreto menos permeável. Essa característica é vantajosa perante a situação de estruturas de concreto submersas, visto que é criada uma espécie de barreira perante o transporte de substâncias liquidas que ali se encontram acumuladas (CASCUDO, 1997). Cascudo (1997) em seu trabalho comenta que a permeabilidade de líquidos sob pressão hidráulica é verificada apenas em situações onde haja acúmulo ou contenção de águas, solos saturados, contato direto entre a superfície e águas correntes (rios, mares) e ainda as estruturas enterradas (fundações) que se encontram sobre a ação de lençol freático. Cascudo (1997) alega que os íons cloretos podem chegar ao interior do concreto por diversas maneiras, entre elas:

28 23 Uso de aditivos aceleradores de pega que contém ; Por impurezas indesejadas presentes nos agregados (areia e brita) ou na água de amassamento; Atmosfera marinha (maresia) ou agressões por água do mar; Processos industriais; Limpeza do concreto por ácido muriático ou materiais de limpeza agressivos. Esses íons cloretos quando no interior do concreto podem se combinar com outros compostos, ficarem livres, precipitados ou dissolvidos na fase aquosa do concreto (na solução dos poros do concreto). Sendo os cloretos livres os agentes mais nocivos à armadura, os cloretos combinados (cloroaluminato de cálcio, cloroferrato) também podem oferecer riscos quando se tornam livres com as reações de carbonatação e por elevação da temperatura (CASCUDO, 1997). Sobre conhecimento da ação nociva dos íons cloretos sobre o concreto armado, a ABNT NBR 6118:2014 não se reporta especificamente ao teor de cloretos, mas apresenta medidas preventivas em relação ao ataque dos íons cloretos (item da ABNT NBR 6118:2014). Vista ausência de normas que regulamentem o controle de cloretos na mistura do concreto, surgiu recentemente a ABNT NBR 15000:2009 que trata do controle de qualidade da água de amassamento, que para isso, limita a concentração de alguns compostos na água, entre eles os íons cloretos Ataque químico por sulfatos nas estruturas de concreto Os sulfatos são um dos principais agentes agressivos ao concreto, que podem ter sua origem nos materiais constituintes como também serem provenientes do meio onde a peça de concreto se encontra inserida (maresia, solos agressivos ou águas ricas em sulfatos). O ataque ao concreto se dá pelo ingresso destes agentes nocivos ao interior do concreto através de mecanismos de transporte (adsorção, permeabilidade, difusão). Estes agentes degradantes podem está presentes na água de amassamento, nos agregados ou no cimento, daí a importância do controle sobre os componentes, onde os materiais devem ser criteriosamente conhecidos.

29 24 Basicamente o ataque por sulfatos se resume a sua ação expansiva no interior das peças de concreto que geram tensões capazes de fissurá-lo, deixando-o mais vulnerável aos agentes agressores como também proporciona perca de qualidade estética e resistência. Essa expansão é fruto de reações com a pasta de cimento hidratado, onde estes íons sulfatos reagem principalmente com o hidróxido de cálcio ( ) e o aluminato de tri-cálcio A, originando a etringita e o gesso (LAPA, 2008). Para obter uma maior resistência à ação destes componentes medidas como: uma menor relação água/cimento, uso de cimentos resistentes à sulfatos com baixo teor de aluminato tri-cálcio, adição de óxido férrico, produzindo que é muito resistente ao ataque químico, além também da introdução de proporções adequadas de sílica ativa e cinzas volantes, são medidas bastante válidas (EMMONS, 1993). Vale ressaltar que os cimentos resistentes à sulfato não devem eliminar completamente o aluminato tri-cálcio A, visto que o mesmo tem papel importante na formação da camada passivadora que protege as armaduras da ação dos íons cloretos. 2.4 DURABILIDADE Andrade (1997) define durabilidade como a condição onde uma estrutura de concreto mesmo sobre as condições ambientais esperadas mantenha sua segurança, funcionalidade e aparência aceitável, onde esta deve ser projetada, executada e operada de forma correta e favorável. Para tanto, sem exigir grandes custos com manutenção e reparos durante sua vida útil. A ABNT NBR 6118:2014 no item conceitua durabilidade como a capacidade de a estrutura resistir às influências ambientais previstas e definidas em conjunto pelo autor do projeto estrutural e o contratante, no início dos trabalhos de elaboração do projeto. Já para Metha e Monteiro (1994) a durabilidade das estruturas de concreto é designada por sua capacidade de resistir à ação das intempéries, ataque químico, abrasão ou qualquer espécie de deterioração, preservando sua forma original, qualidade e segurança de uso no ambiente de exposição. De acordo com Andrade (1997) e Helene (1999) para garantia dessa durabilidade e resistência das estruturas é preciso controle sobre relação água/cimento, sobre o tipo e consumo de cimento e adições, a dosagem do concreto, sobre a qualidade e credibilidade dos

30 25 materiais utilizados, o cobrimento das armaduras, entre outros parâmetros. Helene (1999) ainda ressalta que é mais vantajosa economicamente a tomada de medidas preventivas ainda na fase de projeto e execução do que intervenções posteriores. Por essa e outras conclusões que devido aos altos custos com reparos e manutenção das estruturas de concreto armado, que vem havendo uma crescente preocupação com a durabilidade (HOFFMANN, 2001). Hoffmann (2001) ainda relata que esta preocupação é fruto de um despertar diante da ação de agentes agressivos sobre as estruturas, tornando-as inseguras estruturalmente e com custos de manutenção, reforço e recuperação, tornando as mesmas mais caras e sem a qualidade e funcionalidade para quais foram projetadas. 2.5 VIDA ÚTIL A ABNT NBR 6118:2014 no item define vida útil de projeto como o período de tempo onde as estruturas de concreto mantêm suas características, desde que atendidos os requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e construtor, bem como de execução dos reparos necessários decorrentes de danos de acidentais. O Comite Euro-Internacional Du Beton (1989) denota vida útil como o tempo em que as estruturas de concreto mantém um limite mínimo de comportamento em serviço para o qual foi projetada, sem elevados custos de manutenção e reparação. 2.6 DESEMPENHO A ABNT NBR 15575:2012-1, no item 3.9, de forma breve e geral, define desempenho como comportamento em uso de uma edificação e de seus sistemas. Para a ABNT NBR 6118:2014, item , desempenho em serviço de uma estrutura consiste na capacidade que ela possui de manter-se em condições plenas de utilização, não devendo apresentar danos que comprometam em partes ou totalmente o uso para o qual foi projetada. Sendo o desempenho de uma estrutura função de fatores como o meio ambiente, período de tempo e condições de uso.

31 MANUTENÇÃO Segundo a ABNT NBR 5674:2012, item 3.5, manutenção é um conjunto de atividades a serem realizadas para conservar ou recuperar a capacidade funcional da edificação e de suas partes constituintes, a fim de atender às necessidades e segurança de seus usuários. Ainda segundo a norma, manutenção não implica em atividades com finalidade de alterar o uso da edificação. A ABNT NBR 6118:2014, item 6.2.1, relata que para o alcance da vida útil de uma edificação é preciso impor requisitos de uso e manutenção prescritos pelo projetista e construtor. Com esse objetivo deve ser confeccionado por um profissional devidamente habilitado um manual de inspeção, utilização e manutenção. Este manual deve conter claramente as corretas medidas referidas ao uso da edificação e de manutenção preventiva. É importante ressaltar que referente aos custos com manutenção, é mais viável se realizar ações de reduzido alcance com caráter de prevenir ou identificar o surgimento de danos, ou seja, promover manutenções preventivas, do que se deparar com reformas drásticas onde a estrutura já encontra-se debilitada (ARANHA, 1994).

32 27 3 METODOLOGIA 3.1 TIPO, NATUREZA E ESTRUTURA DA PESQUISA Este trabalho consiste numa pesquisa com procedimento técnico de campo e bibliográfico, através da coleta de amostras e apresentação de pesquisas relacionadas ao tema por meio de fontes diversas (livros, revistas, teses, dissertações). A pesquisa é de natureza qualitativa e caracterizada por estudos de casos a serem realizados em canteiros de obras localizados no campus da UFERSA em Mossoró. Para a realização da pesquisa se fizeram necessárias visitas aos canteiros para que fosse possível avaliar as condições da água de amassamento nos mesmos. O trabalho foi estruturado sequencialmente em revisão de literatura, realização dos ensaios, avaliação da qualidade resistiva do concreto produzido in loco e das condições de manejo da água de amassamento, análise dos resultados e parecer final. A análise da água seguiu as prescrições da ABNT NBR 15900:2009, norma responsável pela especificação dos requisitos para água ser considerada adequada para o amassamento do concreto. A referente norma é composta por 11 partes, mas esta pesquisa restringiu-se à ABNT NBR 15900: (Requisitos), ABNT NBR 15900: (Coleta de amostras de ensaio), ABNT NBR 15900: (Avaliação preliminar), ABNT NBR 15900: (Análise química Determinação de cloreto solúvel em água). 3.2 ETAPAS DA PESQUISA Para a elaboração da pesquisa, inicialmente foram realizadas visitas aos canteiros de interesse, selecionados de acordo com a liberação dos responsáveis. Inicialmente houve rejeição por parte dos responsáveis das obras perante a pesquisa, o que limitou o espaço amostral da mesma, que até então se constituía de cinco obras, e duas foram canceladas por impedimento de seus responsáveis. Desta forma, prosseguiu-se a pesquisa com a análise em três canteiros no Campus Central da UFERSA em Mossoró-RN, onde nos mesmos houve aplicação de questionário

33 28 (Apêndice A), coleta das amostras de água de amassamento e moldagem do concreto produzido in loco Aplicação de questionário Com a visita aos canteiros para realização da pesquisa, de início foi realizado um questionário (Apêndice A) junto ao responsável da obra, com objetivo de verificar as condições de controle tecnológico no canteiro. O questionamento foi breve e atribuiu-se tópicos como: Caracterização da obra: qual método construtivo adotado e qual a finalidade da edificação; O concreto produzido tem qual finalidade: para concretagem de fundação, vigas, pilares ou lajes; Qual o traço adotado; Características do agregado graúdo (o tipo e a dimensão); Informações sobre a areia utilizada (Se há algum controle sobre sua umidade, qual a origem da areia); Classificação do cimento Portland utilizado na produção do concreto; O f ck do projeto estrutural; Existe algum controle sobre o armazenamento e dosagem da água no concreto; A quantidade de água e de areia é adaptada ao grau da umidade da areia; Qual a procedência da água utilizada na mistura do concreto; Equipamentos utilizados na produção e execução das peças de concreto Coleta das amostras da água de amassamento A coleta das amostras seguiu os preceitos da ABNT NBR 15900:2009-2, item 5, destinada especificamente a coleta das amostras para ensaios.

34 29 Para a realização de ensaios químicos e avaliação preliminar, o volume mínimo de amostra de água é 3 litros, por segurança foram retiradas 4 litros em cada obra analisada. Foram utilizados recipientes plásticos, mas especificamente garrafas de Polietileno Tereftalato (PET) de 2 litros de capacidade cada, ou seja, foram utilizadas duas garrafas PET S. As garrafas foram perfeitamente limpas e higienizadas. Os recipientes foram completamente preenchidos com a água, coletada submergindo os recipientes até uma profundidade de 15 cm (Figura 3). Com relação aos recipientes os mesmos foram convenientemente identificados, com informações como: procedência, local de coleta, finalidade a que se destina, profundidade da coleta, quantidade, data e hora da coleta. Figura 3: Coleta das amostras de água nas obras analisadas Fonte: Acervo do autor (2014) Avaliação preliminar As amostras foram avaliadas com relação à presença de detergentes, óleos ou gorduras, cor, odor e ph de acordo com o item 6 da ABNT NBR 15900: Em caso da

35 30 água não passar na fase de análise preliminar, a mesma só poderá ser utilizada para uso em concreto, se comprovado aptidão de acordo com os ensaios de tempo de pega e resistência. A norma é bastante clara e simples em relação a esses procedimentos de análise preliminar, os ensaios foram realizados segundo as especificações do item 6 da ABNT NBR 15900: no laboratório de Análise de Solo-Água-Planta (LASAP) na Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA) no Campus de Mossoró-RN do lado Leste, sobre a orientação da técnica do laboratório Ana Cecília da Costa Sinclair Marinho Detergentes, óleos ou gorduras e cor Foi observada a superfície da amostra de água e verificado se houve presença visível de espuma. O ensaio procedeu-se em colocar uma determinada quantidade de água em uma proveta graduada sobre uma superfície sem vibrações e deixá-la em repouso por aproximadamente 30 minutos (Figura 4). Nos primeiros 2 minutos, foi verificado se houve a formação de espuma e indícios de óleos ou gordura. Figura 4: Amostras em proveta e colocadas em repouso para análise de espuma, gordura e cor Fonte: Acervo do autor (2014) No final dos 30 minutos, foi verificada a cor e a tonalidade da amostra, podendo assim proceder a um diagnóstico sobre sua coloração, por exemplo, incolor, amarelada, esverdeada ou turva.