Manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Micheline Gonçalves Borges Manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado Feira de Santana 2008 i

2 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Micheline Gonçalves Borges Manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado Orientador: Jardel P. Gonçalves Co-orientador: Washington Almeida Moura Monografia apresentada como parte dos requisitos necessários à conclusão do curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana. Feira de Santana 2008 i

3 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL Micheline Gonçalves Borges Manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado Feira de Santana, 2008 Banca examinadora Professor Jardel Pereira Gonçalves, Dr. pela COPPE/UFRJ (Orientador) Professor Washington Almeida Moura, Dr. pela UFRGS (Co-orientador) Professora Mônica Batista Leite Lima, Dr a. pela UFRGS ii

4 Dedico este trabalho a Deus por me manter firme nos meus objetivos, à minha família pelo apoio e estímulo e a todos aqueles que direta ou indiretamente contribuíram para a realização do mesmo. iii

5 APRESENTAÇÃO As manifestações patológicas incidentes nas estruturas de concreto representam um grande problema para os profissionais da área da construção civil e para as pessoas as quais se destinam as construções. Embora técnicas, materiais e métodos utilizados para a construção tenham passado por um avanço nos últimos tempos, problemas ligados à escolha inadequada de materiais, execução e/ou elaboração inapropriada de projetos ainda são freqüentes e geralmente comprometem o desempenho da estrutura. O presente trabalho de conclusão do curso de Engenharia Civil, da Universidade Estadual de Feira de Santana, avalia as incidências patológicas nas estruturas de concreto, em especial nas obras de reservatórios elevados. iv

6 RESUMO Este trabalho trata das principais manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado e das conseqüentes medidas preventivas e/ou curativas necessárias para saná-las. Para tanto, visando embasamento técnico-científico, fez-se um apanhado geral das manifestações patológicas mais freqüentes na construção civil e/ou em estruturas de concreto. Esse estudo foi viabilizado por empresa competente na área de recuperação de diversos tipos de construção: a Ribeiro Mendes Engenharia LTDA. O trabalho baseou-se em três estudos de caso, cuja triagem de sua escolha ocorreu mediante a verificação de cerca de 600 obras de recuperação. Desse total, foram identificados 140 casos de recuperação de reservatórios de todos os tipos e posteriormente, de forma mais específica, os 75 casos compostos por reservatórios elevados, entre os quais foram escolhidos os três objetos de estudo de caso. Ao analisar esses casos, constatou-se a percolação e/ou infiltração de água, corrosão de armaduras e fissuras como sendo os problemas mais freqüentes nesses reservatórios. Além disso, problemas como a carbonatação, entre outros, também foram verificados. A existência dessas anomalias na área da construção civil é função, entre outros fatores, do descaso de profissionais ligados à construção dessas estruturas, com o fator qualidade. Este fator, na maioria dos casos, é determinante do fator segurança em seus mais variados aspectos. As soluções técnicas mais adequadas e/ou correntes para esses e outros casos patológicos não citados são apresentadas no decorrer deste trabalho. v

7 ABSTRACT This work shows the main pathological problems in elevated water tanks made with reinforced concrete. It also explains preventive and curative solutions to repair the damages. A survey was carried out on frequent anomalies in civil construction and/or reinforced concrete. This study had been accomplished in association with a private company, Ribeiro Mendes Engenharia Ltda., which works in the field of structural recovery of many kinds of constructions. This work describes three case studies selected considering a total of 600 recovered structures. Based on this total, it was identified 140 recovery cases of many kinds of tanks. Later, it was analyzed 75 cases of elevated tanks in which it had chosen three. During the fulfillment of this study, it could be seen that there were problems like percolation and/ or water infiltration, cracks and corrosion in the steel billets. These are the most frequent problems in studied tanks. However, there were other anomalies like carbonation. The presence of those anomalies in the civil construction field occurs due to the negligence of the professionals of civil construction and the quality factor. This factor, in many cases, determines the security coefficient of the structures. The most adequate and usual technical solutions for those cases and others not mentioned here will be presented in this work. Key-words: Pathology, pathological problems, anomalies, reinforced concrete, tanks. vi

8 SUMÁRIO APRESENTAÇÃO... IV RESUMO... V ABSTRACT... VI LISTA DE FIGURAS... X CAPITULO INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVAS OBJETIVOS ESTRUTURA DO TRABALHO... 5 CAPITULO MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS MAIS COMUNS INCIDENTES NAS CONSTRUÇÕES CIVIS OS PROBLEMAS PATOLÓGICOS: UMIDADE E BOLOR E SUAS TERAPIAS INCIDÊNCIA DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS: FISSURAS E TRINCAS A OCORRÊNCIA DO DESLOCAMENTO DO REVESTIMENTO A OCORRÊNCIA DA EFLORESCÊNCIA (CARBONATAÇÃO, ETC.) E SUAS TERAPIAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS INCIDENTES EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO A corrosão da armadura do concreto Fissuração e trincas em estruturas de concreto armado Desagregação e a perda de aderência do concreto Carbonatação e/ou a incidência da patologia eflorescência em estruturas de concreto armado e terapia A Umidade e a incidência do bolor em estruturas de concreto CAPITULO TERAPÊUTICA DO CONCRETO vii

9 3.1 TRATAMENTOS CONTRA A DESINTEGRAÇÃO DO CONCRETO E MATERIAIS MAIS UTILIZADOS (CARBONATAÇÃO; ATAQUE POR CLORETOS, ETC.) TRATAMENTOS DA CORROSÃO DO AÇO DO CONCRETO ARMADO E MATERIAIS UTILIZADOS NA RECUPERAÇÃO O TRATAMENTO DE FISSURAS E TRINCAS E MATERIAIS UTILIZADOS.. 41 CAPITULO RESERVATÓRIOS HIDRÁULICOS CUIDADOS QUANTO À EXECUÇÃO E CONSERVAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS HIDRÁULICOS CLASSIFICAÇÃO DOS RESERVATÓRIOS DE ÁGUA Reservatórios enterrados, semi-apoiados e apoiados Incidências patológicas e respectivos tratamentos em reservatórios não elevados Os reservatórios de água elevados As manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado TRATAMENTOS DAS PATOLOGIAS DOS RESERVATÓRIOS ELEVADOS E INCIDÊNCIAS Tratamento de infiltrações em reservatórios elevados INSPEÇÃO, ENSAIOS E MAPEAMENTO DAS ANOMALIAS DOS RESERVATÓRIOS EXECUTADOS EM CONCRETO ARMADO E SUAS INCIDÊNCIAS CAPITULO ESTUDOS DE CASO CASO 1: RESERVATÓRIO DO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA E ESGOTO (SAAE) DA CIDADE DE ALAGOINHAS - BA Diagnóstico das manifestações patológicas Análise dos problemas identificados na inspeção técnica Terapêutica adotada CASO 2: RESERVATÓRIO EM CACULÉ-BA viii

10 5.2.1 Diagnóstico das manifestações patológicas Análise dos problemas identificados na inspeção técnica Terapêutica adotada CASO 3: RESERVATÓRIO NO MUNICÍPIO DE IUIÚ-BA Diagnóstico das manifestações patológicas Análise dos problemas identificados na inspeção técnica Terapêutica adotada ANÁLISE COMPARATIVA DOS ESTUDOS DE CASO CAPITULO CONSIDERAÇÕES FINAIS REFERÊNCIAS ix

11 x LISTA DE FIGURAS Figura 1. Esquema de corrosão por pite Figura 2.Pilha de corrosão em concreto armado com o anodo e catodo em barras distintas Figura 3. Deterioração progressiva do concreto de cobrimento Y, devido ao mecanismo de corrosão das armaduras Figura 4. Avanço do processo de carbonatação Figura 5. Tipos de Reservatórios em relação ao terreno Figura 6. Reservatório elevado ou castelo, de seção circular Figura 7. Aspecto do reservatório de DISAI, Alagoinhas, BA Figura 8. Vista das infiltrações com manchas de carbonato de cálcio Figura 9. Aspecto do reservatório de Caculé - BA Figura 10. Fissuras nas vigas decorrentes de corrosão das armaduras Figura 11. Desplacamento do concreto e exposição da armadura do pilar P Figura 12. Ensaio de verificação da profundidade de carbonatação, com uso de fenolftaleína na viga e no pilar Figura 13. Aspecto do reservatório de Iuiú - BA Figura 14. Detalhe da escavação para avaliar a fundação do reservatório Figura 15. Manchas devidas à infiltrações através de fendas nas juntas de concretagem na parede da cuba Figura 16. Carbonatação nas paredes da cuba do reservatório Figura 17. Aspecto das estalactites na viga do reservatório de Iuiú Figura 18. Fissuras decorrentes da corrosão de armadura na viga Figura 19. Desplacamento do concreto na viga Figura 20. Desplacamento do concreto no pilar Figura 21. Vegetação local adentrando a estrutura (viga) Figura 22. Escarificação mecânica de uma das vigas Figura 23. Armadura do pilar apresentando mecanismo de corrosão Figura 24. Aplicação do anticorrosivo... 91

12 1 CAPITULO 1 1. INTRODUÇÃO O conceito de patologia das estruturas de acordo com Souza e Ripper (1998) diz respeito a um novo campo da engenharia das construções que se ocupa da origem, formas de manifestações, conseqüências e mecanismos de ocorrência das falhas e dos sistemas de desagregação das estruturas. Patologia e terapêutica das construções é a parte da engenharia que estuda os problemas nas construções, avaliando-os para a identificação de suas causas, origens e formas de manifestação e dos métodos e técnicas adequados para erradicar esses problemas e/ ou evitar suas reincidências. As estruturas que apresentam uma ou mais dessas manifestações patológicas apresentam sinais externos de que há algo errado com elas como as manchas incomuns, deformações, etc. A esses sinais chamam-se sintomas. Os problemas nas construções que não são comuns ou rotineiros, exigem uma análise detalhada. Por esse motivo, é importante dispor de um maior conhecimento sobre patologias das estruturas através de estudos mais específicos. Os estudos que envolvem esses problemas identificam causas, origens e natureza que possam representar perda de desempenho de parte ou da estrutura como um todo. Entende-se por desempenho de uma estrutura a eficiência com que a mesma realiza a sua função, ou seja, se atende e satisfaz os fins para os quais foi projetada de forma a utilizar seu potencial máximo. Segundo Souza e Ripper (1998) alterações nas propriedades físicas e químicas no concreto têm por conseqüência o comprometimento do desempenho da estrutura promovendo sua deterioração. Essas alterações ocorrem ao longo do tempo em função dos condicionantes do meio ambiente A possibilidade de recuperação da deterioração ou de qualquer que seja a manifestação patológica que a estrutura apresente é função do tipo e extensão do dano existente, que possibilita

13 2 decidir sobre a solução a ser adotada. O diagnóstico normalmente é feito em função de visitas a obras, sendo possível a realização do levantamento das prováveis causas. Em alguns casos o uso de ensaios auxilia na identificação dessas causas. O profissional responsável pela determinação do diagnóstico das anomalias em uma construção deve realizar um levantamento de informações relacionadas ao início e evolução dessas anomalias, ao levantamento de informações dá-se o nome de anamnese. Compreende-se por anomalias qualquer problema identificado na estrutura podendo este advir de mau desempenho da construção, de má execução de projetos ou mesmo inadequação técnica deste. Quando as propriedades mecânicas podem ser atingidas, mediante incidências patológicas, a anamnese da construção como subsídio da escolha da terapêutica faz-se imprescindível. Essa constatação deve-se ao fato de que informações sobre a história da estrutura, a possível existência de problemas anteriores e ainda tipos de utilização a que esta estrutura foi submetida ajudam o profissional a descobrir prováveis causas dos tipos patológicos incidentes. A incidência de problemas e/ou manifestações patológicas em edificações pode ter origem em qualquer uma das fases de construção ou de utilização das mesmas. As manifestações patológicas que acometem as estruturas, quando não devidamente tratadas, tem por conseqüência reduzir o tempo de vida útil dessas estruturas, já que comprometem tanto suas resistências como durabilidade. Desse modo, a vida útil de uma construção depende dos cuidados durante seu projeto e de manutenções periódicas para prevenir as incidências patológicas e restabelecer sua capacidade portante, ou seja, permitir que continue sendo utilizada para os fins a que foi construída. Segundo Cánovas (1988), o tratamento de alguns problemas patológicos em detrimento de outros não menos preocupantes, deve-se à postura tendenciosa dos profissionais da área em buscar soluções apenas para falhas que levem a catástrofes imediatas. No presente trabalho, as prováveis causas de manifestações patológicas incidentes nas estruturas de concreto armado são analisadas, além das possíveis origens, seja devido à má elaboração de projeto, a sua execução inadequada ou ausência de manutenção entre outros fatores.

14 3 As manifestações que incidem em reservatórios de água elevados executados em concreto armado são em seguida identificadas assim como a técnica utilizada para terapia dessas manifestações em três estudos de caso. A busca de soluções e o estabelecimento dos métodos a serem adotados para recuperar ou reforçar uma estrutura só poderão ser bem sucedidos se forem cuidadosamente estudadas e analisadas, em conjunto, as condições físicas, químicas, ambientais e mecânicas às quais a estrutura está submetida, as múltiplas causas de sua deterioração e os seus efeitos ou sintomas patológicos. É importante lembrar que nem sempre será possível devolver a integridade estrutural da construção caso tenha alcançado tal gravidade que não seja possível outra solução senão, por medida de segurança geral, a estrutura ser demolida. 1.1 JUSTIFICATIVAS Os reservatórios são unidades hidráulicas destinadas ao sistema de abastecimento das redes de distribuição de água. São estruturas que estão em contato constante com a água e fato que exige especial atenção, pois, a água constitui meio para muitas das reações químicas existentes que podem comprometer as estruturas, além do que, os reservatórios devem ser executados de modo a garantir estanqueidade. Caso essa característica de ser impermeável não se confirme, a estrutura pode sofrer com a evolução de algumas manifestações. A umidade por infiltrações, a exemplo, pode levar a corrosão da armadura quando associada à exposição da mesma e/ou a outros fatores, pois, todas as condições para que esse ataque químico ocorra estariam existindo, água e oxigênio do meio, aliados à formação de pilha (diferença de potencial), além de outros tipos de manifestações que poderiam coexistir. As infiltrações em reservatórios constituem uma das mais freqüentes manifestações patológicas incidentes nessas estruturas. Do ponto de vista da engenharia, a água perdida nos

15 4 reservatórios quase sempre percolam de maneira indesejada, reduzindo a vida útil das estruturas de sustentação do próprio reservatório. Assim sendo, o custo de recuperação estrutural se soma ao custo da água tratada que é perdida, aumentando o prejuízo tanto para as empresas de saneamento quanto para, as Prefeituras Municipais, em caso de obra pública. Notadamente, os cuidados voltados para este tipo de estrutura fazem-se necessários e indispensáveis por atingir direta ou indiretamente a sociedade como um todo. Além dos fatores já mencionados, está o fato de que tratar-se de estruturas típicas de reservatórios públicos indispensáveis para o sistema de abastecimento de água de altos contingentes. O estudo, direcionado a reservatórios de água elevados executados em concreto armado, deve-se a muitos fatores, alguns já mencionados. De modo que, esse trabalho, realizado com a pretendida competência, pode servir de base para a recuperação deste tipo de estrutura. Para diagnosticar as manifestações incidentes nos reservatórios de água elevados é necessário fazer um estudo sobre as patologias incidentes nas estruturas de concreto, podendo este conhecimento ser estendido e utilizado em outras construções. Ao analisar algumas manifestações patológicas dos reservatórios em questão, com a finalidade de identificar as origens, as causas e o mecanismo desses problemas, procedimentos adequados de recuperação ou proteção da estrutura deteriorada são elaborados, assim como, a especificação de materiais e técnicas construtivas para projeto e execução de obras similares. Segundo Souza e Ripper (1998), o estudo das causas responsáveis pela implantação dos diversos processos de deterioração das estruturas de concreto é complexo, sendo matéria em constante evolução. Estudar essas causas é relevante, pois, ao identificá-las descobre-se onde o problema teve início e por conseqüência por onde se deve começar a terapia para saná-lo. A identificação das causas a partir das quais se desencadeiam os problemas nas estruturas de concreto é parte indispensável de qualquer etapa de tratamento das manifestações patológicas. Esse trabalho poderá contribuir, ao indicar as causas mais freqüentes dos problemas incidentes nos reservatórios de concreto armado, como auxílio a outros profissionais que precisem lidar direta ou indiretamente com problemas similares identificados nas construções.

16 5 Outro fator que justifica este trabalho é que a depender de suas localizações e arquiteturas, os reservatórios podem servir de marcos referenciais da cidade se harmonizando com a paisagem urbana. 1.2 OBJETIVOS O objetivo geral consiste em diagnosticar manifestações patológicas incidentes em reservatórios de água elevados (executados em concreto armado) localizados em cidades do Estado da Bahia (Iuiú, Alagoinhas e Caculé). Os objetivos específicos são: Identificar entre as manifestações patológicas estudadas quais incidem em reservatórios de água elevados executados em concreto armado; Identificar as técnicas e métodos de terapia necessários para cada tipo de problema patológico estudado; Identificar as prováveis causas dos problemas patológicos (foco do mecanismo de deterioração) e quais destas incidem nos três reservatórios escolhidos para estudo de caso. 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO O presente trabalho elucida alguns aspectos e assuntos inter-relacionados com as manifestações patológicas incidentes nas estruturas de concreto armado em especial nas obras de reservatórios elevados. No Capítulo 1 é apresentada uma introdução com conceitos básicos de patologia e terapia das construções de modo a propiciar familiaridade à cerca do assunto, além dos objetivos, justificativa e estrutura do presente trabalho.

17 6 O Capítulo 2 consta de uma revisão bibliográfica que permite conhecer sobre os mecanismos de deterioração que acometem as construções, e possibilitar discussões necessárias à elaboração do trabalho. Elucida as manifestações patológicas mais comuns incidentes na construção civil e aquelas que acometem as estruturas de concreto armado. Os tratamentos preventivos e curativos, contra as manifestações patológicas incidentes nas estruturas de concreto armado são abordados no Capítulo 3. Busca-se levantar, no Capítulo 4, a continuação da revisão bibliográfica referente às classificações, cuidados conservativos e de execução dos reservatórios hidráulicos. E por fim, faz-se uma abordagem geral sobre como ocorrem às inspeções, ensaios e mapeamento das anomalias incidentes em reservatórios de água elevados executados em concreto armado e suas incidências nos mesmos. No Capítulo 5 apresentam-se os três estudos de caso dos reservatórios de água elevados executados em concreto armado nas cidades (Iuiú, Caculé e Alagoinhas) do estado da Bahia. Neste capítulo há uma análise das manifestações patológicas incidentes nessas estruturas, bem como, de seus sintomas, prováveis causas e terapêutica adotada. Os pontos mais relevantes são elucidados no Capítulo 6 que constitui as considerações finais que antecedem as referências adotadas como base para a elaboração deste trabalho.

18 7 CAPITULO 2 2. MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS MAIS COMUNS INCIDENTES NAS CONSTRUÇÕES CIVIS A incidência de manifestações patológicas nas edificações está relacionada com o nível do controle da qualidade realizado em cada uma das etapas de planejamento, de projeto, da escolha de materiais e componentes, de execução ou mesmo de uso e, também, com a compatibilidade entre as mesmas. Casos comuns de patologias em edificações são identificados como umidade, fissuras, deslocamento de revestimento, eflorescência, o desenvolvimento de bolor, entre outras. Muitas delas coexistem e são promovidas por um outro mecanismo de deterioração já instalado na estrutura. A corrosão das armaduras, a exemplo, incide sobre a estrutura mais facilmente mediante um quadro proeminente de fissuração e/ou de carbonatação. Esse fato será explicado posteriormente ao se tratar de cada um desses problemas patológicos. As mesmas manifestações patológicas podem ocorrer por diferentes causas o que possibilita sua subdivisão segundo a origem que levou ao seu desencadeamento. As fissuras constituem talvez, o tipo de manifestação patológica que apresenta a maior diversidade quanto a origens. Na etapa de execução podem ser promovidas por ausência de tratamento das juntas de concretagem ou simplesmente por inadequação nos processos de forma e desforma dos elementos estruturais, etc. Na etapa de projeto estas podem advir, a exemplo, do subdimensionamento da estrutura. Podem ainda ocorrer mediante variação de temperatura, sendo chamada, neste caso, de fissura por retração ou térmica. Cada tipo de fissura deve ser tratado a partir de técnicas e métodos escolhidos de acordo com o que a desencadeou, ou seja, nem sempre em se tratando de fissuração, as técnicas e métodos utilizados para saná-las são os mesmos. Isso ocorre de forma análoga a qualquer manifestação patológica que incide por motivos diferentes.

19 8 Desse modo, é imprescindível que, independente da manifestação patológica incidente, se identifique sua origem, causa e mecanismo de formação para uma escolha eficaz da terapêutica a ser utilizada para saná-las de modo a evitar reincidências. A seguir, alguns problemas que acometem as construções são expostos, de modo, a se entender o mecanismo de formação de cada um deles. 2.1 OS PROBLEMAS PATOLÓGICOS: UMIDADE E BOLOR E SUAS TERAPIAS A umidade é um problema patológico que promove grande desconforto e degrada, na maioria das vezes, a construção sobre a qual incide, rapidamente. Esse fato deve-se ao comum desenvolvimento de outros tipos de manifestações patológicas atreladas à ocorrência da mesma. Segundo Souza e Ripper (1998) toda água é agressiva e sua agressividade aumenta quando esta se encontra em movimento, quando há variações em seu nível, apresenta temperatura superior a 45, está poluída com produtos químicos ou quando a água incide sobre peças de concreto delgadas. O desenvolvimento do bolor é um exemplo típico mas, mecanismos de formação mais complexos, como a corrosão de armaduras, também podem ser desencadeados quando associados a outros fatores em presença de umidade. Esta umidade pode ter origem em infiltrações por trincas, fissuras e deslocamento de revestimento; a partir da condensação da água na superfície da estrutura; ascensão da água do solo por capilaridade ou ainda acidental. Um dos fatores que mais contribui para o aparecimento freqüente de problemas de umidade são as características construtivas quanto à arquitetura, bem como, a ausência de uso de materiais impermeabilizantes. A idade da construção e o clima devem ser considerados como fatores de influência. Desse modo, deve-se evitar a deterioração das superfícies expostas à água de chuva através da dissipação da concentração da água e da proteção das partes vulneráveis do edifício, principalmente, evitar a presença de água sobre a superfície dos componentes e elementos com fins estruturais.

20 9 Perez (1988) aborda que os técnicos começaram a perceber que os beirais de telhados têm importante função, pois, protegem os edifícios de efeitos de desgastes ao evitar concentrações de água que constituem áreas potenciais para penetração. Esse tipo de incidência patológica pode manifestar-se nas edificações em todos os seus componentes construtivos e nem sempre a forma de manifestação do problema está associada a uma única causa. O emboloramento promovido pela existência de umidade, de acordo com Allucci et al (1988), constitui o desenvolvimento de microorganismos pertencentes ao grupo dos fungos. Estes organismos necessitam de um teor de umidade elevado no material onde se desenvolvem, ou de uma umidade relativa bastante elevada no ambiente. Desenvolve-se bem a temperaturas entre 10 C e 35 C e em meios ácidos. A composição química do substrato sobre o qual o esporo do fungo se deposita é fundamental para o êxito da germinação e infecção da superfície. A incidência dessa manifestação patológica está associada, de acordo com Allucci et al (1988), à existência de água no estado liquido ou gasoso, decorrente de infiltração, condensação de vapor, umidade de obra, umidade proveniente do solo ou de vazamentos a partir de falhas em canalizações hidráulico-sanitárias. A infiltração decorre, no caso, das paredes externas de uma edificação, através de fissuras ou trincas existentes na parede, revestimento e/ou pintura, ou de falhas no rejuntamento de componentes de alvenaria e na junta de caixilho/parede. É comum o uso de fungicida nos materiais de revestimentos, constituindo-se em uma das alternativas para a prevenção e combate ao bolor nas edificações. O bolor, segundo Cincotto (1988), é caracterizado por manchas esverdeadas ou escuras que tem como possível causa à presença de umidade constante ou por revestimento em desagregação, neste caso, comum a áreas não expostas ao sol. Seu reparo se dá, no primeiro caso, através da eliminação da infiltração da umidade ou lavagem do revestimento com solução de hipoclorito. No caso do revestimento em desagregação deve-se fazer o reparo do revestimento. O tratamento das áreas afetadas, de acordo com Allucci et al (1988), pode ocorrer com escova de piaçaba aplicando-se a solução a seguir: 80g de fosfato trissódico; 30g de detergente;

21 10 90ml de hipoclorito de sódio e 2700ml de água. A superfície deve ser enxaguada com água limpa e seca com pano limpo. No caso de superfícies muito infectadas, recomenda-se a remoção do revestimento e a lavagem com a solução já descrita. Após a limpeza deve-se aguardar a secagem da superfície antes da execução da pintura, sendo que, no caso de repintura, deve-se empregar tinta resistente ao desenvolvimento do bolor. A existência de vesículas na superfície do revestimento, descritas por Cincotto (1988), são indicadas pelo empolamento da pintura (na cor preta, branca, vermelho- acastanhada) ou por bolhas contendo umidade no interior. Todos eles são solucionados renovando-se a camada de reboco. As bolhas são causadas pelo uso prematuro de tinta impermeável e são reparadas com a eliminação da infiltração da umidade. 2.2 INCIDÊNCIA DAS MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS: FISSURAS E TRINCAS As fissuras e trincas podem ser ocasionadas por recalque devido à acomodação do solo, da fundação e de aterro, além de provir do processo de retração, deficiência ou ausência de amarração nos cantos de paredes ou no encontro da laje com paredes ou ainda por origens diversas como: concentração de esforços, impactos, etc. As fissuras horizontais, de acordo com Cincotto (1988), apresentam-se ao longo de toda a parede, podendo haver o deslocamento do revestimento em placas, com som cavo sob percussão. São ocasionadas pela expansão da argamassa de assentamento por hidratação retardada do óxido de magnésio da cal podendo, neste caso, serem reparadas com renovação do revestimento, após hidratação completa da cal da argamassa de assentamento. Outra causa para a incidência dessas fissuras é a partir da expansão da argamassa de assentamento por reação cimento-sulfatos ou devido à presença de argilo-minerais expansivos no agregado de modo que, a solução a adotar é função da intensidade da reação expansiva.

22 11 As fissuras são ditas mapeadas quando têm forma variada e distribuem-se por toda a superfície. Devem se à retração da argamassa de base, podendo ser recuperadas através da renovação do revestimento e da pintura. O problema das trincas faz-se particularmente importante em meio aos inúmeros problemas patológicos que atingem as edificações, por significar aviso de provável estado perigoso, comprometimento da durabilidade da obra e desconforto aos usuários. Essa incidência patológica, de acordo com Thomaz (1988), pode ser ocasionada mediante variações de temperatura e do teor de umidade dos materiais de construção; pela atuação de sobrecarga; deformabilidade excessiva das estruturas de concreto armado e segundo Ioshimoto (1988), também pode ser proveniente de recalques diferencias das fundações. As trincas provocadas por variações do teor de umidade dos materiais de construção ocorrem de forma análoga às devidas as variações térmicas. As alterações de umidade dos materiais porosos provocam expansão ou contração e devido às restrições estabelecidas por vínculos entre os elementos ou componentes construtivos desenvolvem-se tensões que podem gerar as fissuras. As fissuras que se manifestam nas alvenarias, de acordo com Thomaz (1988), decorrentes de sobrecarregamentos, são geralmente verticais, originando-se da deformação transversal da argamassa de assentamento e dos próprios componentes de alvenaria. Um fator importante, neste caso, é a presença de aberturas de portas e janelas, em cujos vértices ocorrem acentuadas concentrações de tensões. A atuação de cargas concentradas nas alvenarias pode provocar seu esmagamento localizado ou a manifestação de trincas inclinadas a partir do ponto de aplicação da carga. A manifestação de fissuras horizontais em alvenarias portantes é decorrente da atuação de cargas verticais excêntricas ou cargas horizontais, podendo surgir, em função da intensidade dessas cargas, fissuras de tração numa das faces da parede, já que a mesma é solicitada a flexocompressão. Thomaz (1988) diz ainda que os componentes das edificações mais sensíveis às trincas provocadas por deformabilidade excessiva das estruturas de concreto armado, são as alvenarias.

23 12 As deformações da estrutura de forma geral, tendem a introduzir nesses componentes esforços de tração e de cisalhamento, provocando fissuras com diversas configurações. As trincas provocadas por recalques diferenciados das fundações ocorrem no caso destas deformações serem significativamente diferentes ao longo do plano das fundações de uma obra, quando tensões de grande intensidade serão introduzidas na sua estrutura, provocando o aparecimento dessas trincas. A incidência dessa manifestação patológica deve ser prevenida através de bons projetos caracterizados, entre outros fatores, por especificações eficientes de execução e idealizado mediante considerações quanto à dificuldade de execução do mesmo, etc.; além de especificações corretas dos materiais a serem empregados, controle de recepção dos materiais e componentes e fiscalização eficiente da obra. 2.3 A OCORRÊNCIA DO DESLOCAMENTO DO REVESTIMENTO O deslocamento de revestimento pode ser provocado por movimentação da estrutura de concreto, por deficiência do material, como no caso de revestimento de madeira não totalmente seca ou má qualidade da pintura. Essa manifestação patológica pode ser ocasionada ainda por falta de aderência ao substrato ou pela ação de intempéries e agentes agressivos que podem existir em águas de lavagem. Há também o caso de ser originada pela expansão devido ao empolamento da argamassa. O deslocamento das argamassas de revestimento, segundo Cincotto (1988), pode ocorrer com empolamento; em placas; ou com pulverulência. O deslocamento com empolamento é caracterizado por superfície do reboco que desloca do emboço formando bolhas. Deve-se à infiltração de umidade reparada com renovação da pintura e a hidratação retardada do óxido de magnésio da cal, que pode ser solucionada a parir da renovação da camada de reboco.

24 13 O deslocamento em placas é indicado quando a placa apresenta-se quebradiça. Pode ser promovido por impureza encontrada na areia ou uso de argamassa magra e ausência de chapisco, resolvendo-se com renovação do revestimento. No deslocamento com pulverulência a película de tinta descola arrastando o reboco que se desagrega com facilidade. Esse tipo de manifestação patológica, das argamassas de revestimento nas edificações, prejudica o aspecto estético de paredes e tetos. Segundo Cincotto (1988), esses aspectos indesejáveis podem acontecer quando: a) se verifica que a pintura acha-se parcial ou totalmente fissurada descolando da argamassa de revestimento; b) há a formação de manchas de umidade, com desenvolvimento de bolor; c) há a formação de eflorescência na superfície da tinta ou entre a tinta e o reboco; d) a argamassa do revestimento desloca inteiramente da alvenaria, em placas compactas ou por desagregação completa; e) a superfície do revestimento apresenta fissuras de conformação variada; f) a superfície do revestimento apresenta vesículas com descolamento da pintura, e por fim, g) o reboco endurecido empola progressivamente, deslocando do emboço. Estes fenômenos podem ocorrer mediante causas diferentes, a exemplo, da má aplicação do revestimento, mau proporcionamento das argamassas ou uso de materiais inadequados no preparo da argamassa de revestimento em relação ao tipo e qualidade dos mesmos. 2.4 A OCORRÊNCIA DA EFLORESCÊNCIA (CARBONATAÇÃO, etc.) E SUAS TERAPIAS O termo eflorescência elucidado por Uemoto (1988), significa a formação de depósito salino na superfície de alvenarias, como resultado da exposição a intempéries, podendo ocorrer em qualquer elemento da edificação. Seus sais constituintes podem ser agressivos e causar degradação profunda além de causar modificação intensa no aspecto visual intensa quando há um contraste de cor entre o sal e a base sobre a qual se deposita. A eflorescência pode ser indicada de acordo com Cincotto (1988), a partir de manchas de umidade por causa da existência de umidade constante, ou por uma espécie de pó branco que

25 14 se acumula sobre a superfície. Entre juntas de alvenaria aparente, que apresentem fissuras devidas à expansão da argamassa de assentamento, essa anomalia ocorre como um depósito de sal branco. Essa manifestação só ocorre se há um teor de sais solúveis presentes nos materiais ou componentes, associado à presença de água e a pressão hidrostática para propiciar a migração da solução para a superfície. Segundo Uemoto (1988), os sais que ocasionam o fenômeno da eflorescência podem ser sulfatos de sódio, de potássio e, com menor incidência sulfatos de magnésio e de cálcio que podem advir do uso de tijolos de argila com elevado teor de pirita. A pirita, durante sua calcinação, forma anidrido sulfúrico que, associado ao gás sulfuroso (originado do combustível utilizado na etapa de queima do tijolo) formam os sais mencionados. O anidrido sulfuroso em contato com água da chuva, forma ácido sulfúrico que ataca os silicatos do tijolo e forma sulfatos de sódio e de potássio. Estes dois sais também podem resultar da reação entre os compostos do cimento da argamassa com o tijolo. Os sulfatos podem ser provenientes também da poluição atmosférica a partir da combustão do carvão, a exemplo, que gera o anidrido sulfuroso cujo processo até a formação dos sais já foi explícito. Os cloretos e sulfatos alcalinos podem ter origem na água de amassamento se forem provenientes de regiões próximas do mar que podem conter sais. Neste caso, a eflorescência apresenta-se como um depósito de sal branco, pulverulento e muito solúvel em água e não é prejudicial, apenas compromete o aspecto estético. Ataca superfícies de alvenaria aparente (tijolos cerâmicos) ou revestimentos com argamassa, em juntas de assentamento, etc. A eflorescência proveniente da deposição do carbonato de cálcio, de acordo com Souza e Ripper (1998), caracteriza-se por um depósito de cor branca com aspecto de escorrimento, muito aderente e pouco solúvel em água, que em contato com ácido clorídrico apresenta efervescência. Ocorre em regiões próximas a elementos de concreto ou sobre sua superfície e, às vezes, sobre superfícies de alvenaria. Sua recuperação pode ser realizada mediante eliminação da infiltração de umidade; escovamento da superfície seguida de lavagem com água abundante, devendo-se repetir a operação até a eliminação total podendo-se utilizar um sabão com poder tensoativo que facilite a

26 15 penetração da água; com a secagem do revestimento e por fim, com o reparo do revestimento quando pulverulento. Em último caso, segundo Uemoto (1988), pode-se realizar a limpeza com uso de ácido muriático a 10%, molhando inicialmente a superfície da alvenaria para evitar uma penetração profunda do ácido. 2.5 MANIFESTAÇÕES PATOLÓGICAS INCIDENTES EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO Algumas das patologias incidentes em estruturas de concreto armado compreendem a corrosão de armaduras, fissuração, carbonatação, eflorescências, desagregação superficial do concreto, desenvolvimento de bolor entre outras. Segundo Cánovas (1988), grande parte dos defeitos e patologias que aparecem nas obras de concreto armado deve-se à falta de qualidade dos materiais empregados; emprego inadequado para o fim a que se destinam, ou ao ambiente em que vão estar expostos. Helene (1988) além de considerar o meio ao qual a estrutura estará exposta, atenta para o tipo de estrutura ou componente estrutural em questão, se laje, viga ou pilar, pois, algumas patologias são mais tendenciosas em umas que em outras. Um dos materiais mais utilizado, em estruturas é o concreto armado, sendo este a mistura de cimento, agregados, água e eventualmente aditivos, além do aço que constitui a fibra de que o concreto necessita para um material estrutural completo. Desse modo, a patologia do concreto armado está associada à patologia dos seus componentes que deverão reunir características que impeçam a ocorrência de defeitos no concreto. O estudo das patologias e terapias do concreto envolve os defeitos originados a partir de erros de projeto e/ou de execução. Segundo Cánovas (1988), os casos patológicos por deficiência de projeto são muitos, tendo quatro fatores essenciais a serem considerados, sejam eles: a) cumprimento das condições de equilíbrio básicas da estática; b) compatibilidade das deformações das próprias peças estruturais e suas uniões; c) representação em escala suficientemente clara das

27 16 plantas quanto às disposições adotadas, principalmente as que se referem a detalhes de armaduras, uniões, etc.; d) redação de documentos que indiquem todas as características dos materiais a serem empregados e a forma de realizar seu controle, etc. Os defeitos de execução não são evitados nem em caso de ter-se um projeto perfeito por este apresentar especificações que possibilitem a realização correta dos procedimentos construtivos, etc. Mas, podem ser reduzidos ao mínimo, associando projeto adequado a uma fiscalização intensa das operações construtivas realizadas pelo homem. A maior parte dessas anomalias que aparecem na obra ocorre devido à armação das peças, sendo também freqüentes as falhas devido ao próprio concreto, por inadequação de adensamento e/ou cura deficiente, etc. Os defeitos de armação, elucidados por Cánovas (1988), são causados por defeitos nas plantas de armação; falta de verificação da possibilidade real da colocação das barras nas posições previstas e de previsão das dificuldades que aparecerão na concretagem de elementos muito armados; deficiência ou inexistência de armadura para resistir a algum esforço devido a erros de conceito; deslocamento de armaduras durante a concretagem, em conseqüência de falta de fixação por pisoteamento ou uso de vibrador, etc. Os diagnósticos são feitos a partir de observações dos defeitos ocorridos analisando-se possíveis causas de erros ou omissão que os produziram. No caso de manifestações patológicas mais raras, faz-se indispensável, a experiência do técnico para desvendar possíveis interpretações. Causas intrínsecas, de acordo com Souza e Ripper (1998), são classificadas como processos de deterioração das estruturas de concreto que são inerentes às próprias estruturas, ou seja, todas as que têm sua origem nos materiais e peças estruturais durante as fases de execução e/ou de utilização das obras, por falhas humanas, por questões próprias ao material concreto e por ações externas inclusive acidentes. Com relação às falhas humanas durante a construção da estrutura pode-se observar: Deficiências de concretagem quanto ao adensamento, etc.; inadequação de fôrmas e escoramentos, deficiências nas locações das armaduras, utilização incorreta de materiais de construção e inexistência de controle de qualidade.

28 17 As causas extrínsecas, segundo mesmos autores, podem ser vistas como os fatores que atacam a estrutura de fora para dentro a partir de ações químicas, físicas e biológicas, durante as fases de concepção ou ao longo da vida útil desta. Alguns processos físicos de deterioração das estruturas de concreto são: fissuração, desagregação do concreto, carbonatação do concreto, perda de aderência e desgaste do concreto A corrosão da armadura do concreto Segundo Fortes (1995) a natureza do processo de corrosão pode ser classificada em química e eletroquímica. O mecanismo de formação da corrosão química se processa lentamente e não promove deterioração relevante. Esta é caracterizada por uma reação gás metal que gera uma película de óxido. De acordo com Nunes e Lobo (1990, apud FORTES, 1995) esse tipo de corrosão se desencadeia em ausência de água líquida, geralmente em temperaturas acima do ponto de orvalho da água (entre 120 a 170 C) e devido à interação direta entre o metal e o meio corrosivo. A corrosão química pode ocorrer à temperatura ambiente, em meio gasoso e alguns meios líquidos, isentos de água. Esse trabalho não irá se ater a este tipo de corrosão em detrimento da corrosão eletroquímica focada no mesmo. Helene (1988) associa a patologia de corrosão de armaduras às propriedades intrínsecas do concreto. Estas devem ser consideradas, pois, o cobrimento do concreto tem a finalidade de proteger fisicamente a armadura e propiciar um meio alcalino elevado que evite a corrosão por promover a proteção do aço, principalmente, da ação de íons cloretos. Esses íons podem advir, segundo Fortes (1995), tanto do meio externo como podem estar presentes no próprio concreto, a partir da água de amassamento utilizada na sua produção ou de aditivos à base de CaCl 2 (Cloreto de cálcio). A corrosão por pite, promovida pela ação desses íons cloretos, têm o poder de destruir, de forma localizada, a película passivadora das armaduras havendo a formação do FeCl 2. Estes pontos constituem pequenas crateras (anodo da pilha de corrosão) cuja progressão pode provocar a ruptura da barra de aço. O restante da superfície metálica torna-se o catodo e se a relação entre

29 18 as áreas, anódica e catódica, for muito pequena poderá desencadear intenso mecanismo de corrosão (FORTES,1995). Esse processo é ilustrado na Figura 1. Cl - O 2 H 2 O H 2 O concreto H + + Fe (OH) 2 Cl - OH - Fe Cl 2 OH - filme passivo de óxidos de ferro O 2 + H 2 0 O 2 + H 2 0 CATODO 2 e - ANODO CATODO arm adura Figura 1. Esquema de corrosão por pite, Treadaway, (1984, apud FORTES, 1995) Apesar da falta de cobrimento adequado constituir uma das causas da exposição e posterior corrosão da armadura, esta não deve ser entendida como única por ser a mais simples de se identificar. Deve-se considerar como fatores danosos, além da presença de íons cloretos no concreto e deficiência de cobrimento por também propiciarem a corrosão: a penetração de substâncias ácidas no concreto e a diminuição de sua alcalinidade, motivada pelas reações de carbonatação. Matos (1997) diz que a corrosão da armadura do concreto é um caso específico de corrosão eletroquímica em meio aquoso, em que o eletrólito (concreto) apresenta características de resistividade elétrica consideravelmente mais altas do que as dos eletrólitos típicos (meio aquoso comum, não confinado a uma rede de poros, como é o caso do concreto). Essa resistividade influencia na incidência do mecanismo de corrosão. Apresenta-se reduzida quando

30 19 há elevação do fator a/c, aumento da umidade relativa do ambiente e/ou presença de íons como Cl, SO 2 4, H +. Desse modo, a corrente elétrica no concreto surge através de um processo eletrolítico, característico da corrosão das armaduras (FORTES, 1995) e quanto maior a atividade iônica do eletrólito, menor é a resistividade. Essa corrosão, de acordo com Helene (1988), ocorre quando se forma uma película de eletrólito sobre a superfície dos fios ou barras de aço, causada pela presença de umidade, em geral sempre presente no concreto. E só ocorre se existir além do eletrólito, uma diferença de potencial e oxigênio. A célula ou pilha de corrosão eletroquímica, de acordo com Helene (1988), constitui-se de anodo, catodo, condutor metálico e eletrólito. Qualquer diferença de potencial (ddp) entre as zonas anódicas e catódicas acarreta o aparecimento de corrente elétrica e, dependendo da magnitude dessa corrente e acesso de oxigênio, poderá ou não haver corrosão. Segundo Fortes (1995), essa ddp pode ser promovida pela concentração variável de umidade, oxigênio, e de outros agentes deterioradores ao longo da armadura, originando a pilha de corrosão. Helene (1988) diz que a diferença de potencial entre dois pontos da barra pode ser promovida além da diferença de umidade, por aeração, concentração salina, tensão no concreto e no aço etc., e é capaz de desencadear pilhas ou cadeias de pilhas conectadas em série, havendo a formação da ferrugem sob a condição de presença de oxigênio. No anodo, ocorre um fluxo de elétrons para o catodo, através das armaduras. Há também a transformação de Fe em Fe 2+, que é transportado através do eletrólito (concreto) em direção ao catodo. No catodo, a partir do ganho de elétrons, desenvolve-se uma combinação com o hidrogênio da água, existente nos poros do concreto, gerando íons OH que migram em direção ao anodo e se encontram com os íons Fe 2+, que estavam sendo atraídos pelo catodo, formando o Fe(OH) 2 que é o hidróxido ferroso (FORTES, 1995). Todo o processo das reações é ilustrado na Figura 02.

31 20 Figura 2.Pilha de corrosão em concreto armado com o anodo e catodo em barras distintas Labre e Gomes (1989, apud FORTES, 1995). Segundo Fortes (1995), nas células eletrolíticas, ocorre o fenômeno chamado eletrólise. Esse fenômeno é caracterizado pela passagem de eletricidade, através de solução eletrolítica de modo que é fornecida energia suficiente para promover reações de oxi-redução. Essas reações são muito complexas e o produto denominado ferrugem constitui-se de uma gama de óxidos e hidróxidos de ferro. O óxido de ferro hidratado Fe 2 O 3.xH 2 O existe em duas formas, α Fe 2 O 3 (goetita), não magnético e o γ Fe 2 O 3 (lepidocrocita), magnético. O predominante na ferrugem é o α Fe 2 O 3 que, devido à sua maior estabilidade, apresenta um valor negativo maior para a variação de

32 21 energia livre de formação. É possível a ferrugem ser constituída de três camadas de óxidos de ferro hidratados, com diferentes estados de oxidação ou de corrosão: FeO, Fe 3 O 4 e Fe 2 O 3, da superfície do ferro para a atmosfera (Gentil, 1982, apud FORTES, 1995). Matos (1997) menciona que a goetita e a lepidocrocita são expansivos, enquanto a magnetita não envolve um aumento de volume tão grande na formação da ferrugem. De acordo com Fortes (1995), a natureza do produto de corrosão sobre a superfície do metal pode determinar se a velocidade da reação será alta ou baixa. A ferrugem (Fe 2 O 3.H 2 O), produto de corrosão, normalmente depositada sobre o aço, não é totalmente protetora, predominando a tendência do aço a ser corroído. A corrosão atmosférica do aço/ferro ou de suas ligas apresenta variações de cor de acordo com a sua localização. A cor preta, no caso da magnetita (Fe 3 O 4 ), é comum quando o produto de corrosão está em contato imediato com o metal. A cor, castanho avermelhada, ocorre quando este produto encontra-se na camada mais externa em contato com maior teor de oxigênio, que se tem, como exemplo, o óxido de ferro hidratado, Fe 2 O 3.H 2 O (FORTES, 1995). A diferença entre os produtos gerados no mecanismo de corrosão está relacionada ao teor de oxigênio disponível no meio. Em meios com deficiência de oxigênio, tem-se a reação seguinte, apresentando como um de seus produtos, a magnetita (FORTES, 1995). 3Fe(OH) 2 Fe 3 O 4 + 2H 2 O + H 2 Segundo Matos (1997), os produtos finais da corrosão de armaduras dependem também, de outros fatores tais como: temperatura e, principalmente, teor de cloretos. Segundo Souza e Ripper (1998), esse aumento de volume representa cerca de 3 a 10 vezes o volume original do aço da armadura, podendo causar tensões internas maiores que 15 MPa, podendo chegar, segundo Cánovas (1988), a 40 MPa. Matos (1997), diz que à medida que a corrosão vai se processando, esses produtos expansivos vão se acumulando cada vez mais ao redor das armaduras, criando verdadeiras crostas no seu entorno.