MONITORIZAÇÃO DA DETERIORAÇÃO

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1 MONITORIZAÇÃO DA DETERIORAÇÃO António Costa Instituto Superior Técnico

2 Monitorização do Mecanismo de Corrosão de Armaduras Consiste na instalação de sensores no interior do betão com o objectivo de fornecerem informações sobre os vários parâmetros que influenciam a corrosão das armaduras OBJECTIVOS Avaliar o comportamento das estruturas (período de vida útil) Avaliar o desempenho das reparações Reparações locais Protecções superficiais Protecção catódica Realcalinização Dessalinização

3 Monitorização Tipos de medições Potencial das armaduras Velocidade de corrosão Correntes de macro-célula Resistividade do betão (eléctrodos de referência) (resistência de polarização) (células de corrosão) (eléctrodos metálicos ou de grafite) Humidade (sensores electrónicos instalados em furos selados) Oxigénio (eléctrodos metálicos e eléctrodos de referência) Temperatura Teor em cloretos (termopares) (eléctrodos específicos) ph

4 Monitorização Avaliação do comportamento das estruturas O objectivo consiste em fornecer um aviso prévio sobre os processos de deterioração que com o tempo possam conduzir à corrosão das armaduras - carbonatação - cloretos Os sensores são colocados durante a construção da estrutura ou, posteriormente, na fase de exploração. A localização dos sensores depende do tipo de elemento estrutural e do ambiente e micro-ambientes de exposição

5 Monitorização Avaliação da eficácia das reparações Reparações locais Os sensores devem ser colocados nas zonas reparadas e nas zonas adjacentes não reparadas O objectivo consiste em fornecer informação sobre os parâmetros associados à corrosão nessas duas zonas Protecções superficiais Os sensores a instalar devem fornecer informação sobre os parâmetros que se pretendem controlar através da protecção superficial: humidade, resistividade, oxigénio

6 Monitorização Protecção catódica O sistema da monitorização deve ser permanente por forma a fornecer informação sobre as condições de funcionamento da protecção catódica A monitorização consiste essencialmente na medição dos potenciais das armaduras através de eléctrodos de referência Realcalinização A monitorização consiste na medição da alcalinidade do betão através de eléctrodos de ph e na medição do potencial das armaduras Dessalinização A monitorização consiste na medição do teor de cloretos do betão com eléctrodos específicos de cloretos e na medição do potencial das armaduras

7 CÉLULAS DE CORROSÃO Medição de correntes de macro-célula Princípio Detecção da corrente eléctrica entre o ânodo e o cátodo

8 CÉLULAS DE CORROSÃO Despassivação das armaduras

9 CÉLULAS DE CORROSÃO Sensores adequados para situações em que o betão apresenta uma resistividade relativamente elevada - Corrosão por acção da carbonatação -

10 CÉLULAS DE CORROSÃO to measuring device Sensores adequados para situações em que o betão apresenta uma resistividade relativamente baixa - Corrosão por acção dos cloretos -

11 CÉLULAS DE CORROSÃO

12 CÉLULAS DE CORROSÃO Evolução da frente de carbonatação ou da frente do teor crítico de cloretos

13 Teor crítico de cloretos Frente de carbonatação

14 Exemplo

15 SENSORES DE RESISTIVIDADE

16 Exemplo de sensores aplicados numa ponte Registos da monitorização Sensores de medição da resistividade do betão Os sensores utilizados permitem medir a resistividade em 7 níveis, localizados entre 7 e 37mm abaixo da superfície do betão. Permitem também medir a temperatura Para instalação do sensor realizou-se um furo com 25mm de diâmetro. O sensor foi então posicionado e selado dentro do furo ao betão existente A resistividade depende não só da humidade mas também da temperatura do betão, sendo recomendado proceder-se a uma compensação das medições para ter em conta temperaturas diferentes A probabilidade de ocorrência de corrosão pode ser estimada pela tabela seguinte Sensor de resistividade a 7 níveis

17 Sensores de resistividade Aplicação nos pilares de um viaduto

18 Monitorização da Ponte da Arrábida

19 Monitorização da Ponte da Arrábida V N Gaia Ligação Ethernet Porto Módulo de aquisição de dados e Controlo Módulo de aquisição de dados Módulo de aquisição de dados Ligação Ethernet HUB Modem + Linha telefónica Conjunto de sensores Barramento de medida Barramento de medida Conjunto de sensores Barramento de medida Z3 Z2 Conjunto de sensores Z4 Conjunto de sensores Z1 Instrumentação de 4 zonas do tabuleiro a montante e jusante

20 Monitorização da Ponte da Arrábida Sensores aplicados Sensor de Temperatura e Humidade Relativa

21 Monitorização da Ponte da Arrábida Célula de corrosão Sensor de resistividade a 7 níveis

22 Monitorização da Ponte da Arrábida Alçado Eléctrodo do material da armadura Corte Eléctrodo de aço inox 3 cm 1,5 cm Saída de cabos eléctricos Anilha condutora (Ligação à caixa de (Ligação directa à terminais) armadura) Caixa de terminais Eléctrodo de referência de Mn/MnO Ligação à armadura Eléctrodos de garfite (medidas de condutividade) Resina epoxídica Armadura Betão Medidores de humidade e temperatura

23 Monitorização da Ponte da Arrábida

24 Monitorização da Ponte da Arrábida ZONA 1 Resistividade ZONA 1 Potencial 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 ResZNR1J ResZNR2J ResZNR3J ResZNR4J ResZNR5J ResZNR6J ResZNR7J 0,0-10,0-20,0-30,0-40,0-50,0-60,0-70,0 0, Resistividade [K Ohm.cm] Potencial [mv] ,0-90,0-100,0 Tempo Tempo ZONA 1 Temperatura 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 TenMacio1J TenInox1J TenMacio2J TenInox2J TenArmaJ Temperatura [ºC] TempZR1M TempZR1J TempZNR1M TempZNR1J Tempo