PLANEJAMENTO PLANEJAMENTO INTRODUÇÃO INTRODUÇÃO. Universidade Federal do Paraná Departamento de Construção Civil Materiais de Construção Civil III

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1 SETOR DE TECNOLOGIA UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO DE CONSTRUÇÃO CIVIL MATERIAIS E TÉCNICAS PARA REPARO DE ESTRUTURAS DE Prof.ª: MSc.: Heloisa Fuganti Campos 2 PLANEJAMENTO 1. Durabilidade das estruturas de concreto armado; Patologia na construção civil; Principais manifestações patológicas Revisão. 2. TÉCNICAS DE REPARO Preparação da superfície; Polimento; Tratamento superficial: Ø Argamassas ü Argamassa de cimento e areia; ü Argamassa com polímero; ü Argamassa epoxídica; ü Argamassa projetada; Ø Concreto; Ø Graute. Reforços de estruturas de concreto: Ø Encamisamento; Ø Protensão externa; Ø Reforço com chapas e perfis metálicos; Ø Polímeros Reforçado com Fibras. PLANEJAMENTO 4 PLANEJAMENTO 3. SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL Formadores de película; Bloqueadores de poros; Hidrofugantes de superfície. 4. REPAROS E PROTEÇÕES DE ESTRUTURAS Reparo tradicional; Proteção catódica; Extração de cloretos; Realcalinização. 5 6 : MATERIAL + UTILIZADO EM CONSTRUÇÕES MATERIAL INSTÁVEL AO LONGO DO TEMPO Concreto: Instável ao longo do tempo à Alteração das suas propriedades físicas e químicas; Deterioração: Consequências destes processos de alteração que venham a comprometer o desempenho de uma estrutura, ou material; Agentes de deterioração: Elementos agressores. DETERIORAÇÃO Conhecimento da vida útil e da curva de deterioração de cada material à Fatores de fundamental importância para orçamentos de obra! FONTE: SOUZA e RIPPER,1998. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 1

2 7 DURABILIDADE Capacidade da 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. 8 DURABILIDADE As estruturas de concreto devem ser projetadas e construídas de modo que: Sob as condições ambientais previstas na época do projeto e quando utilizadas conforme preconizado em projeto: FONTE: NBR 6118:2014. Conservem sua segurança, estabilidade e aptidão em serviço durante o período correspondente à sua vida útil VIDA ÚTIL Período efetivo de tempo durante o qual uma estrutura ou qualquer de seus componentes satisfazem os requisitos de desempenho do projeto, sem ações imprevistas de manutenção ou reparo. DESEMPENHO Comportamento em serviço de cada produto, ao longo da vida útil, e a sua medida relativa espelhará, sempre, o resultado do trabalho desenvolvido nas etapas de projeto, construção e manutenção. Período durante o qual as suas propriedades permanecem além dos limites mínimos especificados. FONTE: SOUZA e RIPPER,1998. FONTE: SOUZA e RIPPER, NBR 15575: REQUISITOS DE DESEMPENHO DE EDIFICAÇÕES Projetistas: Estabelecer a Vida Útil de Projeto (VUP) de cada sistema; É um parâmetro, estabelecido pelo meio técnico, que indica o período de tempo em que os requisitos mínimos de desempenho (indicados pela Norma) devem ser atendidos pela edificação, supondo a correta manutenção; O projeto deve especificar o valor teórico da Vida Útil de Projeto (VUP) previsto para cada um dos sistemas que o compõem, não inferior ao limite. NBR 15575: REQUISITOS DE DESEMPENHO DE EDIFICAÇÕES NBR 15575:2013 à As leis dão força obrigatória às Normas Técnicas ou estabelecem consequências para o seu descumprimento. Consequências do descumprimento: Ø Rejeição do produto; Ø Abatimento do preço / indenização / dano moral; Ø Obrigação de fazer troca/reparos; Ø Multa (Procons) cobrança executiva; Ø Reflexos na esfera criminal (Normas de segurança). Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 2

3 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS NBR 15575: REQUISITOS DE DESEMPENHO DE EDIFICAÇÕES Patologia na construção civil: Ciência que estuda os sintomas, os mecanismos, a origem e as causas de anomalias nas estruturas. ØManifestações patológicas: Sintomas trincas e fissuras, manchas, destacamentos, desagregação do concreto, corrosão de armaduras, eflorescências, etc. ØMecanismo: Processo que levou à anomalia, com origem no momento do surgimento da irregularidade e com um agente causador, dependendo do tipo de manifestação detectada. FONTE: NBR 15575:2013. MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS PATOLOGIA É UMA CIÊNCIA O SINTOMA É A MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA! Os fenômenos patológicos, geralmente, apresentam manifestação externa característica, a partir da qual se pode deduzir a natureza, a origem e os mecanismos dos fenômenos envolvidos. CORROSÃO EFLORESCÊNCIA BOLHAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS DURABILIDADE SUSTENTABILIDADE Durabilidade das estruturas de concreto é afetada pela agressividade do ambiente, que está relacionada às ações físicas e químicas que atuam sobre as estruturas de concreto. ü Manifestações patológicas: Interferem na durabilidade das estruturas à Caminha paralelamente com a sustentabilidade; ü A preocupação com anomalias nas estruturas leva a estruturas mais duráveis e, consequentemente a um desenvolvimento sustentável! Classe de agressividade ambiental Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito do projeto Risco de deterioração da estrutura I Fraca Rural/ Submersa Insignificante II Moderada Urbana*** Pequeno III Forte Marinha* / Industrial** Grande IV Muito forte Industrial**** / Respingos de maré Elevado FONTE: Adaptado de NBR 6118: Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 3

4 19 Mecanismos preponderantes de deterioração relativos ao concreto: a)lixiviação: Por ação de águas puras, carbônicas agressivas ou ácidas que dissolvem e carreiam os compostos hidratados da pasta de cimento; b)expansão por ação de águas e solos que contenham ou estejam contaminados com sulfatos; c)expansão por ação das reações entre os álcalis do cimento e certos agregados reativos; d)agregados contaminados. FONTE: NBR 6118:2014. MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS 20 Mecanismos preponderantes de deterioração relativos à armadura: a) Despassivação por carbonatação, ou seja, por ação do gás carbônico da atmosfera; b) Despassivação por elevado teor de cloreto. Mecanismos de deterioração da estrutura propriamente dita: a) São todos aqueles relacionados às ações mecânicas, movimentações de origem térmica, impactos, retração, fluência e relaxação. FONTE: NBR 6118:2014. MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS Fenômeno que apresenta maior índice de ocorrência nas estruturas de concreto; Pode reduzir significativamente a vida útil das mesmas. Fenômeno de natureza eletroquímica que pode ser acelerado pela presença de agentes químicos externos ou internos ao concreto; Corrosão eletroquímica = Corrosão em meio aquoso; Necessidade da presença de água no estado líquido; Forma uma pilha ou célula de corrosão, com a circulação de elétrons na superfície metálica. FONTE: HELENE, 1993; MEHTA e MONTEIRO, Elementos fundamentais: Para que ocorra corrosão eletroquímica, são necessárias: DDP ELETRÓLITO CONEXÃO ELÉTRICA Área anódica: Metal que perde ou cede elétrons - Superfície onde ocorre a corrosão (oxidação); Área catódica: Metal que recebe os elétrons - Superfície protegida onde não há corrosão (reações de redução); Eletrólito: Solução condutora envolve as áreas anódica e catódica (em geral solução de água c/ ácidos ou bases); Ligação elétrica entre as áreas anódica e a catódica. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 4

5 25 26 Existindo os elementos fundamentais, a corrosão ocorre quando há a diferença de potencial (ddp) O mecanismo de corrosão pode ser representado segundo um modelo proposto por Tuutti (1982): corrosão Iniciação: Intervalo de tempo para que os diversos agentes penetrem pelo cobrimento do concreto até atingir as armaduras; Propagação: Acontece a dissolução do ferro (oxidação) dando origem aos produtos de corrosão. PROFESSORES JOSÉ MARQUES FILHO E JOSÉ FREITAS JR Concreto armado à Meio altamente alcalino, protege o aço do processo de corrosão devido à presença de uma película protetora de caráter passivo; Alcalinidade no interior do concreto à Fase líquida nos seus poros que contém hidroxilas oriundas da ionização dos hidróxidos de cálcio, sódio e potássio. Concreto à Meio básico que protege a armadura do fenômeno da corrosão mesmo em idades avançadas. FONTE: HELENE, 1993; ANDRADE, 1997; MEHTA E MONTEIRO, Então, como inicia a corrosão? ÍONS CLORETO: Presença de uma quantidade suficiente de íons cloreto, que podem estar presentes na atmosfera em ambientes marinhos e industriais, ou nos componentes do próprio concreto; DIMINUIÇÃO DA ALCALINIDADE DO : Reações de carbonatação ou mesmo devido à penetração de substâncias ácidas Os principais mecanismos de despassivação das armaduras: Carbonatação Penetração de íons cloretos CARBONATAÇÃO Em superfícies expostas, a alta alcalinidade o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) liberado na hidratação é reduzido pela ação do CO2 do ar tendo como efeito a diminuição do ph; A carbonatação em geral é condição essencial para o início da corrosão das armaduras; Processo de carbonatação é lento, atenuando-se com o tempo devido a hidratação e pelos próprios produtos da carbonatação que dificultam entrada de CO2 do ar. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 5

6 31 32 O mecanismo leva à diminuição da alcalinidade do concreto, tendo como consequência a destruição da capa passivadora da armadura, permitindo o início do processo de corrosão. Cloretos: Encontrados fixos aos produtos de hidratação, seja por adsorção física ou por combinação química, ou livres, dissolvidos na solução dos poros do concreto; Principais formas dos íons cloreto penetrarem no interior do concreto são: Ø Pelo emprego de acelerados de pega que contém cloreto de cálcio; Ø Contaminação dos materiais constituintes do concreto; Ø Contaminação através da névoa salina (maresia); Ø Contato direto com a água do mar (estruturas marinhas); Ø Através de determinados processos industriais. FONTE: HELENE, EXERCE PROTEÇÃO NO AÇO Física: Espessura do cobrimento; Química: ph elevado. 34 ATAQUE POR SULFATOS Concreto: Material básico, com alto valor de ph variando de 12,5 a 13,5; Qualquer meio com ph menor que 12,5 torna-se prejudicial e pode ser agressivo ao concreto; Íons Cloreto Carbonatação PASSIVO! DESPASSIVAÇÃO DAS ARMADURAS! Redução da alcalinidade: Desestabilização dos produtos cimentícios de hidratação. O ataque químico, portanto, é função do ph do agente agressivo e da permeabilidade do concreto. 35 ATAQUE POR SULFATOS 36 ATAQUE POR SULFATOS Solo e água contendo sulfatos podem comprometer a durabilidade das estruturas de concreto; A degradação do concreto por sulfatos ocorre através de reações químicas entre os compostos hidratados do cimento e íons sulfato; Geralmente, estas reações envolvem a formação de produtos expansivos, manifestando-se nas estruturas do concreto por uma expansão, a qual eventualmente leva a uma fissuração e desagregação das camadas externas. Principais meios de ataque por sulfatos: Ø Reação com os produtos de hidratação do aluminato tricálcico não hidratado produzindo etringita; Ø Reação com o hidróxido de cálcio. No concreto endurecido, a formação da etringita resultante do ataque de sulfato pode levar à expansão, e, devido à baixa resistência à tração do concreto, pode fissurar a peça. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 6

7 37 ATAQUE POR SULFATOS Consequências do ataque por sulfatos: ATAQUE POR SULFATOS 38 Sulfatos podem existir em: Solos (gipsita), em efluentes industriais, em produtos para a agricultura (sulfato de amônia) e na água do mar. Ø Desagregação por expansão e fissuração, Ø Perda de resistência do concreto devido à perda de coesão na pasta de cimento e a perda de aderência entre a pasta de cimento e as partículas do agregado. FONTE: MEHTA e MONTEIRO, EFLORESCÊNCIAS - EFLORESCÊNCIAS A lixiviação dos compostos calcários à Formação de depósitos de sais na superfície do concreto, conhecido como eflorescências; As eflorescências se formam pela dissolução pelas águas de infiltrações dos sais (hidróxido de cálcio/ principalmente) do cimento e cal. Quando a água evapora, deposita estes sais na superfície. A eflorescência é um fenômeno decorrente em qualquer elemento da edificação; Pode trazer modificações apenas estéticas ou ser mais agressiva, podendo causar danos estruturais, já que pode estar depositada na região interior ou exterior das construções. FONTE: NEVILLE, REAÇÕES ÁLCALI - AGREGADO REAÇÕES ÁLCALI - AGREGADO Processo químico onde alguns constituintes mineralógicos do agregado reagem com hidróxidos alcalinos (provenientes do cimento, água de amassamento, agregados, pozolanas, agentes externos, etc.) que estão dissolvidos na solução dos poros do concreto; Resultado da reação: Produtos que, na presença de umidade, são capazes de expandir, gerando fissurações, deslocamentos e podendo levar a um comprometimento das estruturas de concreto. Álcali-sílica Sílica reativa dos agregados e os álcalis, na presença do Ca(OH)2 (hidróxido de cálcio) originado pela hidratação do cimento, formando um gel expansivo. Álcali-silicato + Comum no Brasil; Mesma natureza da reação álcali-sílica, porém mais lenta, em que participam os álcalis e alguns tipos de silicatos presentes em rochas sedimentares, metamórficas e ígneas. Álcalicarbonato Ocorre entre certos calcários dolomiticos e as soluções alcalinas presentes nos poros do concreto. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 7

8 REAÇÕES ÁLCALI - AGREGADO REAÇÕES ÁLCALI - AGREGADO FERRARIS 2000, apud VALDUGA DESGASTE SUPERFICIAL 46 DESGASTE SUPERFICIAL Concreto à Dosado e produzido, seguindo determinados critérios estruturais e condições operacionais para que possa suportar a cargas e sobrecargas por vários anos, sem se desgastar; Parâmetros de projeto e de construção, seleção e qualidade dos materiais, mudanças operacionais, interação com o meio ambiente: ESTRUTURAS SOFREM DANOS! Perda progressiva de massa de uma superfície de concreto, ocorrendo devido à abrasão, erosão e cavitação! Abrasão Atrito seco; Ex.: Desgaste de pavimentos e pisos industriais pelo tráfego de veículos. Erosão Desgaste pela ação abrasiva de fluidos contendo partículas sólidas em suspensão; Ex: Revestimentos de canais, vertedores e tubulações. Cavitação Perda de massa pela formação de bolhas de vapor e sua subsequente ruptura devida a mudanças repentinas de direção em águas. 47 FISSURAS E TRINCAS 48 FISSURAS E TRINCAS Aberturas ocasionadas por ruptura de um material ou componente. Fissuras: Aberturas 0,5 mm; Trincas: Aberturas 0,5 mm; Ø Trincas podem ser classificadas em capilares, médias e largas; Ø As trincas capilares não podem ser medidas com instrumentos usuais enquanto que as trincas médias e largas podem ser medidas com instrumentos usuais. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 8

9 49 FISSURAS E TRINCAS 50 REPARO NAS ESTRUTURAS DE ARMADO Abertura máxima característica das fissuras: Ø Desde que não exceda valores da ordem de 0,2 mm a 0,4 mm, sob ação de combinações frequentes, não têm importância significativa na corrosão das armaduras passivas. FONTE: NBR 6118:2014. DETERIORAÇÃO REPAROS RECUPERAÇÃO REFORÇO SUBSTITUIÇÃO Reparo à Pequenos problemas à Intervenção superficial; Recuperação à Recompõem capacidade portante; Reforço à Aumenta capacidade portante; Substituição à Custo da intervenção alto. MATERIAIS E TÉCNICAS PARA REPARO DE ESTRUTURAS DE 52 Alemanha : 90 bilhões de euros com manutenção e reparo de estruturas de concreto armado; Gastos com reparos e manutenção: 15% do total gasto pela indústria da construção civil; Itália: Parcela dos gastos com manutenção e reparo chega a 57%. CUSTOS DIRETO + SOCIAIS + INDIRETOS FONTE: GROCHOSKI e HELENE, INTERVENÇÕES Desempenho insatisfatório: Recuperar, reforçar, limitar seu uso ou ainda, no caso mais extremo, demolir; Pontos principais de um projeto de recuperação: Avaliação das condições da estrutura existente a ser reparada, as soluções cabíveis e proteções adicionais. Ponto de vista: Técnico; Econômico; Socioambientais. SOUZA e RIPPER,1998. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 9

10 55 56 ANTES DA RECUPERAÇÃO/REFORÇO DA ESTRUTURA Trabalho extensivo de investigação, buscando-se a memória da obra à Projetos iniciais, plantas, memórias de cálculo, especificações de materiais e resistências, dentre outros documentos; Se existentes, poderão ser conferidos durante vistoria local. Caso contrário, deverá ser providenciado levantamento detalhado da estrutura. Serviços de reabilitação: Implementação de uma série de procedimentos necessários à restituição dos requisitos de segurança estrutural e de durabilidade originalmente previstos para essas estruturas e/ou adequar estruturas a novos requisitos estruturais. FONTE: TIMERMANN, FONTE: TIMERMANN, Necessidades: ü Vistoria completa nas estruturas registro de anomalias; ü Coleta de dados de campo e de ensaios em laboratório; ü Formulação de um diagnóstico e prognóstico. DIAGNÓSTICO: ORIGEM DO PROBLEMA PROGNÓSTICO: CONSEQUENTE EVOLUÇÃO Os processos de deterioração de estruturas podem ser divididos em dois grupos: Ø Causas intrínsecas à Origem nos materiais e nos elementos estruturais; Ø Causas extrínsecas à Origem no comportamento estrutural. Ex.: Deflexão excessiva de um elemento estrutural. FONTE: TIMERMANN, TIPOS DE ATUAÇÕES 60 TIPOS DE ATUAÇÕES Atuações emergenciais: Ø Risco de colapso total ou parcial da estrutura elevado; Ø Medidas de proteção devem ser tomadas rapidamente de forma a evitar a ruína desta, ou ainda, acidentes de maiores proporções. Atuações de prevenção e/ou proteção: Ø Grau de deterioração baixo; Ø Atuar de maneira preventiva, protegendo a estrutura com a o ingresso de contaminantes e, assim, reduzindo a velocidade de degradação da mesma. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 10

11 61 62 TIPOS DE ATUAÇÕES TIPOS DE ATUAÇÕES Reparos: ØIntervenção superficial; ØSolução de pequenos problemas ou defeitos. Reforços: Ø Existe um erro de projeto, e/ou execução na estrutura que não atende as solicitações de carregamento para a qual fora executada, ou quando se pretende alterar o uso previsto em projeto; Ø A capacidade portante é aumentada. CLASSIFICAÇÃO 63 TIPOS DE ATUAÇÕES Substituição da estrutura: Ø Custo da intervenção na estrutura é tão elevado e/ou a sua importância econômico-social é baixa, que a melhor alternativa pode ser a substituição da mesma, ou de parte desta Polimento; 2. Reparos superficiais à Argamassa/Concreto/Graute; 3. Tratamento de fissuras; 4. Reforços de Estruturas de Concreto; 5. Proteções superficiais de Estruturas de Concreto; 6. Reparo em estruturas de concreto com corrosão de armaduras: Tradicionais/Localizados; Nova geração: Proteção catódica, extração de cloretos e realcalinização. 65 POLIMENTO 66 POLIMENTO Técnica muito utilizada nos casos que a superfície de concreto se apresenta inaceitavelmente áspera! Causas: Deficiências executivas à Dosagens inadequadas, uso de formas brutas ou áspera, vibração inadequada, etc. Desgaste da superfície pelas intempéries. Polimento: Reconstituir a superfície de concreto à sua textura original, lisa e sem partículas soltas Ø Manualmente: Ação energética de pedras de polir apropriadas; Ø Mecanicamente: Lixadeiras portáteis, ou em grandes estruturas máquinas de polir. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 11

12 67 POLIMENTO 68 POLIMENTO Polimento exige pleno conhecimento de utilização de equipamentos apropriados e mão de obra especializada. Para aplicação de materiais com a função de recompor a seção original do concreto à Preparação da superfície: Ø Remover camada superficial do concreto deteriorado; Ø Garantir aderência entre o material novo e o antigo. 69 POLIMENTO Suporte provisório Analisar necessidade. 2. Detectar área a ser reparada Teste de percussão/exame visual. PROF. PIANCASTELLI Definir área a ser removida. 72 Contorno das aberturas bem definido; Faces REPAROS laterais com ângulos SUPERFICIAS que favoreçam a aderência, facilitem a aplicação e garantam a espessura mínima do material de reparo. 3. Definir área a ser removida PROF. PIANCASTELLI Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 12

13 Universidade Federal do Paraná Corte ou remoção do concreto: Remoção do concreto; SOUZA E RIPPER, Martelo demolidor elétrico ou pneumático; Além de remover o concreto degradado, garantir a futura imersão das barras em meio alcalino; Corte além das armaduras, em profundidade de pelo menos 2 cm ou o diâmetro das barras; Corte em + ou 90º. CORTE DO MOSTRANDO A PROFUNDIDADE DE REMOÇÃO SOUZA E RIPPER, QUAL ESTÁ CERTO? ASPECTO FINAL DA CAVIDADE DE INTERVENÇÃO Limpeza: APICOAMENTO DA REGIÃO A SER RECUPERADA Material Profª. Heloisa Fuganti Campos TIMERMANN, Retirar material deteriorado; Jatos de areia, ar comprimido ou água; 13

14 SATURAÇÃO - ADERÊNCIA Processo preparatório que visa garantir aderência dos materiais que serão aplicados; 7. PREENCHIMENTO DO MATERIAL DE REPARO 8. CURA DO MATERIAL DE REPARO Tempo de saturação: Depende do material, em média 12h; Aplicação de água ou molhagem de elementos intermediários; Argamassas poliméricas industrializadas, recomenda-se ponte de aderência de base acrílica Reparos superficiais: Profundidade inferior a 2 cm; Semiprofundos: entre 2 e 5 cm; Profundos: Superior a 5 cm. Os semiprofundos e profundos normalmente atingem a armadura; Na composição dos materiais, pode-se adicionar aditivos inibidores de corrosão que colaboram para evitar novos processos corrosivos. 84 ARGAMASSA Destinam-se a superfícies com qualquer tamanho em área, mas apenas para pequenas profundidades máximo 5 cm; Normalmente empregado no caso do concreto deteriorado ser a camada de cobrimento das armaduras; Importante que a impermeabilidade seja garantida; Tipos: Cimento e areia, argamassas com polímeros, argamassas epoxídicas e projetada. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 14

15 85 86 ARGAMASSA ARGAMASSA DE CIMENTO E AREIA Preencher cavidade originada pela deterioração ou desgastes superficiais; Cimento, água e areia 1:3 com relação a/c 0,45; Espessura mínima de argamassa: 2,5 cm; Cura úmida, um a três dias; Películas de cura química ARGAMASSA COM POLÍMERO Adição de resina sintética polimérica à argamassa de cimento e areia; Reduz a água de mistura necessária, mantém a plasticidade, reduz a permeabilidade e apresenta ótimo poder de aderência; Industrializada ou preparada no local; Recomenda-se ponte de aderência composta por solução adesivo e de água com pincel ou trincha sobre a superfície antes da aplicação da argamassa; Cura úmida, um a três dias e pode utilizar também películas de cura química. ARGAMASSA DE CIMENTO E AREIA ARGAMASSA COM POLÍMERO ARGAMASSA EPOXÍDICAS Elevadas resistências mecânicas e químicas; Excepcional aderência ao aço e concreto; Recomendadas para casos em que a necessidade de liberação da estrutura poucas horas após serviço; Para aplicação: Substrato seco e isento de poeira. ARGAMASSA PROJETADA Alto custo de mobilização do equipamento método recomendado apenas para grandes áreas, superficiais ou semiprofundas; Substrato preparado com jato de areia ou de areia e água de forma a ficar limpo e áspero; Superfície deve ser umedecida com jato de água e deve ser seguida com jato de ar, pois a superfície deve ficar apenas umedecida e não encharcada. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 15

16 91 92 ARGAMASSA PROJETADA REPAROS COM Consistem na substituição do concreto defeituoso ou deteriorado por outro de boa qualidade que tenha maior afinidade possível com o concreto base; Técnica usual em casos de preenchimento de vazios ou ninhos de agregados nos elementos estruturais de estruturas recém-construídas, ou ainda, em estruturas deterioradas REPAROS COM REPAROS COM Estruturas recém-construídas: Reparos devem ser feitos imediatamente após a retirada da forma para diminuir a possibilidade de existirem grandes diferenças entre as propriedades dos dois concretos; Concreto de reposição: Resistência Concreto existente; Apresentar trabalhabilidade conveniente; Cura adequada REPAROS COM GRAUTE Graute de base mineral ou de base epóxi: Ø Grande fluidez; Ø Alta resistência; Ø Não apresentar retração; Ø Reparos profundos e semiprofundos; A superfície que vai receber o graute deve ser preparada a úmido; Cura úmida. RESINAS EPOXÍDICAS Mais utilizadas; Produtos não retráteis; Baixa viscosidade; Alta capacidade resistente e aderente; Bom comportamento em presença de agentes agressivos; Endurecimento rápido. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 16

17 97 98 RESINAS EPOXÍDICAS RESINAS POLIURETÂNICAS Fornecidos em dois componentes líquidos: Ø Resina; Ø Endurecedor. Ø São misturados por volta de 2 a 3 minutos. Características: Ø Flexibilidade à Fissuras ativas e passivas; Ø Baixa viscosidade; Ø Excelente aderência ao substrato de concreto, mesmo com fluxo de água; Ø Durabilidade à Superam 100 anos em estruturas de concreto! RESINAS ACRÍLICAS Resina de poliuretano Resina epóxi Características: Ø Flexibilidade à Podem ser aplicadas para formar uma membrana impermeabilizantes por detrás da estrutura; Ø Hidroestruturada à Podem ser aplicadas mesmo contra fluxo de água; Ø Excelente aderência ao substrato de concreto, mesmo com fluxo de água; Ø Durabilidade à Superam 100 anos em estruturas de concreto! Antes da realização do reforço à Avaliar qual o tipo de deficiência que a estrutura apresenta; Ø Ex: Deficiências de armaduras, esmagamento, falta de inércia da seção do elemento estrutural, etc.; Avaliar espaço disponível para a sua implantação e qual a interferência na arquitetura. Mais comum: Polímeros Reforçado com Fibras em função das pequenas espessuras das camadas, apesar de apresentarem maiores custos; Principais técnicas: Encamisamento, Protensão externa, Reforço com chapas e perfis metálicos e com Polímeros Reforçado com Fibras. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 17

18 Universidade Federal do Paraná ENCAMISAMENTO Inserção de uma nova camada que pode ser constituída por concreto, microconcreto ou graute; Reforço em elementos com deficiência de inércia ou corrosão com perda de seção das armaduras; Inseridas novas armaduras à Passivas ou protendidas; Necessário conhecimento completo da estrutura à Acréscimos às seções originam sobrecarga, podendo gerar problemas em outros elementos estruturais. TIMERMANN, ENCAMISAMENTO ENCAMISAMENTO PARA REFORÇO DAS ESTACAS DA PONTE SOBRE O RIO PARAÍBA DO SUL PROTENSÃO EXTERNA Técnica do protendido à Casos em que se chegou a uma situação estrutural grave de elementos horizontais tais como viga; Técnica permite, pelo emprego de elementos auxiliares, resolver problemas que não teriam solução com o uso de outro sistema de reforço. PROTENSÃO EXTERNA Introduzir em uma estrutura um estado prévio de tensões, capaz de melhorar sua resistência ou seu comportamento sob diversas condições de carga à COMPRIMIR!! 107 PROTENSÃO EXTERNA PROTENSÃO?? 108 PROTENSÃO EXTERNA Técnica de reforço ativo, que modifica o estado de tensão da Superposição de esforços do elemento estrutural e dos cabos tracionados; Gerar forças que irão assegurar o equilíbrio e a resistência da estrutura; Aplicação adequada para casos de estruturas que apresentam danos que se devem a projetos, execução ou causas acidentais, que tenham diminuído a capacidade de carga. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos estrutura à Introduzida uma força exterior capaz de compensar a existência de acréscimo de tensões; 18

19 Universidade Federal do Paraná PROTENSÃO EXTERNA TIMERMANN, REFORÇO COM CHAPAS E PERFIS METÁLICOS Colagem de chapas de aço ao concreto através de resina epóxi; Resinas epóxi à Boa aderência sobre o concreto e o aço; Reforço em um elemento estrutural submetido a ações superiores àquela para o qual for projetado à Mudança da distribuição das cargas que atuam no mesmo ou devido a deficiência no projeto e/ou execução. REFORÇO DE VIGA COM PROTENSÃO EXTERNA EM PONTO SOBRE O RIO SAMAMBAIA REFORÇO COM CHAPAS E PERFIS METÁLICOS Técnica de unir a chapa de aço ao concreto à Trabalhe nas tensões previstas; Continue trabalhando nessas condições ao longo do tempo; Eficácia das uniões à Tão elevada que raras vezes se produzem falhas por falta de aderência. TIMERMANN, REFORÇO COM CHAPAS E PERFIS METÁLICOS REFORÇO EM CHAPAS DE AÇO EM ARCO DE PONTE SOBRE O RIO JUQUERI 113 REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS Aplicação principal à Elementos que necessitam de acréscimos aos esforços de tração; Vantagens: Leve e rápida execução; 114 REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS MATERIAL Densidade (g/cm³) Módulo de elasticidade (Gpa) Fibras de carbono de alta resistência Resistência Alongamento Absorção à tração por ruptura de umidade (MPa) (%) (%) 1, ,4 0,1 Fibras de carbono de alto módulo 1, ,5 0,1 Fibras de carbono de módulo ultra-alto ,3 - Fibras aramíducas de alta resistência 1, ,5 3,2 Fibras aramíducas de alto módulo 1, ,5 Fibras de vidro 2, ,5 0,5 Adaptado de BERTOLINI, Mais utilizadas: Fibras de carbono. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos EXEMPLOS DE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE FIBRAS PARA REFORÇO 19

20 REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS As fibras mais utilizadas são de carbono à Tecidos ou lâminas; Ø Tecidos: Aplicadas em camadas aderidas com resinas geralmente de base epoxídica, até atingir a espessura de fibras necessárias para o reforço; Ø Lâminas: Produtos industrias à Alinhadas e revestidas por resina em uma única aplicação. Ponto crítico: Aderência dos compósitos à superfície; Superfície de aplicação: Concreto íntegro, sem manifestações patológicas e limpo, sem materiais pulverulentos; Proteção: Necessário proteger esses elementos a ações do meio ambiente, como os raios ultravioletas, agentes químicos ou incêndios; Estudo do sistema de proteção pinturas ou revestimentos em argamassa REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS REFORÇO COM POLÍMEROS REFORÇADOS COM FIBRAS TIMERMANN, REFORÇO COM POLÍMERO EM SUPERESTRUTURA DE VIADUTO MANTAS DE FIBRA DE CARBONO SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL Alternativa para diminuir a velocidade de degradação de uma estrutura já existente ou permitir a uma nova estrutura atingir uma determinada vida útil; Pode ser realizada pela aplicação de tintas, vernizes e silicones hidrofugantes ou revestimentos que aumentem a durabilidade; Especificação do sistema à Procedida de questionamentos quanto à durabilidade do sistema de proteção a ser adotado, necessidade de manutenção, desempenho esperado e estimativas dos custos. FONTE: KAZMIERCZAK, Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 20

21 SISTEMAS DE PROTEÇÃO SUPERFICIAL CLASSIFICAÇÃO Formadores de película; Bloqueadores de poros; Hidrofugantes de superfície Formam, após a cura, uma película contínua de baixa permeabilidade; Impedem ou diminuem o contato de elementos agressivos com a superfície do concreto; Tintas e vernizes; FORMADORES DE PELÍCULAS Proteção contra carbonatação, penetração de cloretos, ataques ácidos, entre outros. FORMADORES DE PELÍCULAS Base homogênea e lisa; Não absorvem fissurações posteriores; BR: + utilizados: Látex PVA, látex acrílico, poliuretano e epóxi Tinta látex vinílica (PVA) Ø Base de água; FORMADORES DE PELÍCULAS Ø Fácil aplicação, secagem rápida, baixo odor e facilidade de repintura; Ø Não suportam ação constante da água ou umidade; Ø Pequena resistência à abrasão, ataque químico, ataque de agentes biológicos; Ø Baixa elasticidade da película seca; Ø Ambientes protegidos de intempéries. FORMADORES DE PELÍCULAS Tinta látex acrílica Ø Facilidade de aplicação, secagem rápida, baixo odor e facilidade de repintura; Ø Boa elasticidade, retenção de brilho e resistência a ação de solventes; Ø Resistem a alcalinidade; Ø Média resistência à abrasão; Ø Elevada durabilidade; Ø Adequada para superfícies expostas à intempéries. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 21

22 FORMADORES DE PELÍCULAS Tinta e verniz poliuretânico Ø Alta resistência às intempéries; Ø Alta resistência à abrasão; Ø Boa resistência à alcalinidade; Ø Boa aderência ao concreto; Ø Elástico; Ø Tipo de tinta com menor permeabilidade; Ø Difícil repintura. FORMADORES DE PELÍCULAS Epóxi Ø Adesão ao concreto e resistência mecânica; Ø Impermeabilidade; Ø Resistem a solventes e a produtos químicos; Ø Resistência ao ataque de agentes biológicos; Ø Suportam bem a alcalinidade; Ø Desvantagem: Tendência a deteriorarem quando expostas a radiação ultravioleta e difícil repintura. 129 Cristalizantes de superfície Ø Compostos químicos que, ao entrarem em contato com a água de infiltração, cristalizamse para constituir uma barreira impermeável resistente a pressões negativas; Ø Mais utilizados: Silicato; Ø Cura importante. BLOQUADORES DE POROS HIDROFUGANTES Penetram nos poros capilares da superfície de concreto e alteram o ângulo de contato entre as paredes desses poros e a água; Tornam o concreto hidrorrepelente; Permitem a passagem de vapor de água e gases; Não alteram o aspecto superficial do concreto; Produtos mais utilizados: Silicones silanos e siloxanos Silicones hidrofugantes: HIDROFUGANTES Ø Resistentes aos raios ultravioletas; Ø Suportam elevadas temperaturas; Ø Não alteram a cor do substrato; Ø Vantagem em relação aos formadores de película: Podem ser aplicados sobre concretos com elevada rugosidade superficial. Silicones hidrofugantes: HIDROFUGANTES Mantém o substrato em condições de baixa umidade Reduzem velocidade de carbonatação e corrosão após a despassivação das armaduras! Não permitem passagem de água liquida Eficientes na prevenção ao ingresso de cloretos! Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 22

23 SISTEMAS MISTOS Os sistemas mistos procuram unir propriedades de duas ou mais resinas, de modo a proporcionar maior proteção ao concreto; Ex.: Ø Epóxi-poliuretano à Poliuretano tem a função de proteger o epóxi da degradação pela radiação ultravioleta. FONTE: BROWNE, 1987, apud KAZMIERCZAK, SELEÇÃO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO SELEÇÃO DO SISTEMA DE PROTEÇÃO Ø Conhecimento das exigências do usuário; Ø Conhecimento das condições de exposição Sempre que possível os sistemas devem ser de fácil aplicação e manutenção; Sistema deve possuir formulação que lhe confira proteção contra o intemperismo; Possuir custo adequado ao tipo de uso! Não proporcionar condições adequadas para ação de micro-organismos; Manter aparência superficial dentro do previsto no projeto BOM SISTEMA DE PROTEÇÃO IMPEDIR PENETRAÇÃO DE ÁGUA TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS PARA REPARO E PROTEÇÃO DE ESTRUTURAS Água à Veículo para a penetração de agentes agressivos! Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 23

24 139 REPARO EM ESTRUTURAS COM 140 REPARO EM ESTRUTURAS COM TÉCNICAS ELETROQUÍMICAS Reparo tradicional Proteção catódica; Extração de cloretos; Realcalinização. PROMOVEM A REPASSIVAÇÃO DAS ARMADURAS!! Reparo tradicional Remover concreto deteriorado; Limpeza; Aplicação de produtos. Proteção catódica Potenciais de corrosão; Tratamento permanente; Par galvânico e corrente impressa. Extração de cloretos Remover os cloretos; Tratamento temporário ( 5 a 10 semanas). Realcalinização Aumentar o ph do concreto; Tratamento temporário ( até duas semanas). 141 Conceitos de eletroquímica; Redução dos potenciais das armaduras para valores na região de imunidade no diagrama de Pourbaix à Representação gráfica das possíveis fases de equilíbrio estáveis de uma sistema eletroquímico. PROTEÇÃO CATÓDICA Potencial de corrosão - milivolts 142 PROTEÇÃO CATÓDICA Imposição de uma corrente contínua que pode ser fornecida por: Ø Fonte externa de alimentação: Proteção por corrente impressa Ø Metal de potencial mais negativo: Proteção por ânodo de sacrifício - contato elétrico entre o metal a proteger e um outro metal de potencial de corrosão inferior A área anódica existente na célula eletroquímica, em vez de perder elétrons passa a recebê-los. FONTE: GROCHOSKI e HELENE, FONTE: GROCHOSKI e HELENE, PROTEÇÃO CATÓDICA CORRENTE IMPRESSA 144 PROTEÇÃO CATÓDICA CORRENTE IMPRESSA Aplicação de uma corrente contínua entre um ânodo na superfície do concreto e a armadura; Ânodo de sacrifício: Normalmente colocado sobre a estrutura de concreto armado a ser protegida e revestido com uma argamassa de fixação; Utilizados metais nobres como titânio à Baixas taxas de corrosão: Não se dissolvem e portanto não é necessária sua substituição periódica! Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 24

25 145 Exemplo de um ânodo de sacrifício na forma de malha, aplicado em uma estrutura real 146 PROTEÇÃO CATÓDICA PAR GALVÂNICO Quando dois metais de natureza distinta entram em contato dentro de um eletrólito, o metal mais anódico se corrói; Utiliza-se um metal de sacrifício anódico, de forma a se contrapor a célula de corrosão naturalmente existente na estrutura, conferindo às armaduras de aço, proteção; Ânodo de sacrifício, metais como o zinco, que possuem caráter fortemente anódico. FONTE: GONÇALVEZ et al., 2003, apud GROCHOSKI e HELENE, Ânodo de sacrifício para proteção de armaduras: Reduz o aparecimento de ânodos próximos aos reparos localizados; Mitiga a corrosão das regiões próximas ao reparo localizado; Posterga o aparecimentos de regiões anódicas em estruturas novas. ZEHBOUR PANOSSIAN, EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS Íons cloretos são removidos com a influência de uma corrente eletroquímica temporária à Repassiva as armaduras! Método: Aplicação de um campo elétrico entre as armaduras presentes no interior do concreto e um eletrodo externo constituído por uma malha metálica ou equivalente, imersa em um reservatório de eletrólito. Os íons cloreto tendem a migrar pela ação do campo elétrico formado, da armadura (cátodo), até a malha externa (ânodo); Depois de algumas semanas, o eletrólito colocado junto ao ânodo é removido juntamente com o ânodo e os íons cloreto que migraram para essa região; O método é um processo simples, em que os íons cloreto são transportados para fora do concreto, por migração. Paulo Sérgio Ferreira de Oliveira, Fosroc Brasil. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 25

26 EXTRAÇÃO ELETROQUÍMICA DE CLORETOS REALCALINIZAÇÃO Com a aplicação da corrente, os íons de carga negativa, como íons cloreto, são atraídos para o ânodo externo. Ocorre também a migração de cátions (Na+) para as armaduras e produção de íons hidroxila (OH-). FONTE: NCT (1996). Reposição dos álcalis no interior do concreto, junto às armaduras; Aplicação de um campo elétrico entre a armadura da estrutura e um ânodo externo, na presença de uma solução alcalina (eletrólito), com o objetivo de restabelecer a alcalinidade do concreto perdida com o processo de carbonatação; Uma vez reposto o nível de álcalis na solução do poro junto às armaduras, o ph da região é elevado para níveis onde a armadura poderia se repassivar REALCALINIZAÇÃO REALCALINIZAÇÃO Restabelecer a alcalinidade do concreto sem romper estruturalmente o concreto velho e sem a aplicação permanente de corrente elétrica; Os álcalis da solução alcalina, aplicada na superfície da estrutura a ser tratada, entram no concreto devido à aplicação de corrente elétrica à Ambiente alcalino! Tratamento temporário e não destrutivo; Passagem de uma corrente através do concreto e da armadura por meio da aplicação de um sistema composto de um ânodo externo, fixado sobre a superfície do concreto, embebido em um eletrólito alcalino e conectando ao polo positivo de uma fonte retificadora. ARAÚJO, REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Características do sistema Características do Concreto Condições de exposição ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento, Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575: Edificações Habitacionais Desempenho, Rio de Janeiro, GROCHOSKI, M.; HELENE, P. Sistemas de reparo para estruturas de concreto com corrosão de armaduras. Boletim Técnico, USP, São Paulo, HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle do concreto. São Paulo, Pini, HELENE, P. R. DO L. Contribuição ao estudo da corrosão em armaduras de concreto armado. Tese (Livre Docente junto ao Departamento de Engenharia de Construção Civil)., Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. KAZMIERVZAK, C. S. Proteção Superficial em Estruturas de Concreto. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ciência e Tecnologia. 1ª. ed. São Paulo: Ibracon, Cap. 34. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 26

27 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 157 MEDEIROS, M. H. F. et. al. Durabilidade e Vida Útil das Estruturas de Concreto. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ciência e Tecnologia. 1ª. ed. São Paulo: Ibracon, Cap. 22. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, PAULO J. M. Concreto Estrutura, Propriedades e Materiais. 3ª. ed. São Paulo: Ibracon, NEVILLE A. M. Propriedades do Concreto. Tradução de GIAMMUSSO, S. E. 2ª.ed. São Paulo: Pini, PIANCASTELLI, E. M. Patologia e terapia das estruturas intervenções de reparo. Notas de aula, Universidade Federal de Minas Gerais. OBRIGADA! Prof.ª: MSc. Heloisa Fuganti Campos heloisacampos@ufpr.br SOUZA, V. C. M. e RIPPER, T. Patologia, Recuperação e Reforço de Estruturas de Concreto 1ª.ed. São Paulo: Pini, TIMERMANN, J. Reabilitação e Reforços de Estruturas de Concreto. In: ISAIA, G. C. Concreto: Ciência e Tecnologia. 1ª. ed. São Paulo: Ibracon, Cap. 33. TUUTTI, K. Corrosion of Steel in Concreto, Swedish Cement and Concrete. Research Institute. Stockholm, Sweden p. Material Profª. Heloisa Fuganti Campos 27